Rapid World – Ideen nehmen greifbare Formen an

Neuheiten müssen rasch auf den Markt – dazu leistet auch die Entwicklungs-abteilung ihren Beitrag. Um weltweit bei immer kürzeren Innovationszyklen im Wettbewerb bestehen zu können, muss die Zeit vom ersten Entwurf bis zum marktfähigen Produkt möglichst kurz sein. Rapid Prototyping ist hier der zentrale Ansatz. Die neuesten Verfahren und Produkte finden sich auf der MATERIALICA 2000 in einer eigenen Focus Area.

Schneller am Markt – diese Anforderung gilt auch für die Anbieter von Technologien und Werkstoffen für das Rapid Prototyping. Sie versuchen der Industrie Verfahren und Materialien an die Hand zu geben, die den Endprodukten mit ihren spezifischen Eigenschaften möglichst nahe kommen. Was es hier an Neuheiten und Trends gibt, zeigt die MATERIALICA 2000, die 3. Internationale Fachmesse für innovative Werkstoffe, Verfahren und Anwendungen, im Rahmen der Focus Area Rapid World.

Mix aus Materialien und Verfahren
Je besser ein Prototyp mit dem fertigen Bauteil übereinstimmt, desto genauer lässt sich schon in der Design- und Konstruktionsphase ermitteln, ob das Endprodukt den Erwartungen an bestimmte Eigenschaften, Funktionalität und wirtschaftliche Fertigung entspricht. Dazu werden sowohl die Materialien weiterentwickelt, die in der Prototypen-Fertigung zum Einsatz kommen, als auch die Verfahren verfeinert und neue Prozesse vorgestellt. Der Wunsch der Industrie ist dabei schnell auf einen Nenner gebracht: Die Prototypen sollen exakt die gleichen Eigenschaften wie das Endprodukt aufweisen, damit sich Aspekte wie Materialeignung und -prüfung sowie Test- und Qualitätsverfahren gleich in dieser frühen Entwicklungsstufe einbringen lassen. Welche Rationalisierungseffekte sich dadurch ergeben, zeigen zum Beispiel moderne Lasersinter-Anlagen zur Herstellung von Gussvorlagen. Sie arbeiten mit einem Formsand, der eine ähnliche Struktur wie der Sand in der Gießerei hat. Wird mit dieser Vorlage nun ein Gusswerkstück erzeugt, entspricht dieser Prototyp fast hundertprozentig dem späteren Serienwerkstück. Dieses Verfahren lässt sich auch für Metallbauteile und -komponenten verwenden. Mit direkt aus Metall gesinterten Prototypen rechnen sich viele Hersteller eine weitere Senkung der Entwicklungszeiten aus.

Plastischer Prototyp aus dem 3D-Drucker
Beim Lasersintern (SLS) verschmilzt ein CO2-Laser gezielt pulverförmiges Material und baut so das Modell Schicht für Schicht auf. Das nicht ausgehärtete Pulver stützt bei komplexen Formen die Konstruktion. Als Materialien stehen neben Metallpulver und Formsand auch Kunststoffe wie Nylon, Polycarbonat und Polystyrol zur Verfügung. Lasersintern zählt ebenso wie die Stereolithografie (STL), das LOM-Verfahren (LOM – Layer Object Manufacturing) und das HSC-Fräsen (HSC – High Speed Cutting) zu den schon etablierten Rapid-Prototyping-Verfahren. Gute Zukunftschancen räumen Experten einem relativ neuem Verfahren ein, dem 3D-Drucker. Dieser Drucker fertigt dreidimensionale Konzeptmodelle, indem er ein thermoplastisches Material durch winzige Düsen Ebene für Ebene aufbaut.

Optimierung der Konstruktionsabläufe
Möglichst kurzfristig und kosteneffizient neue Modelle zu entwickeln, bietet folglich entscheidende Wettbewerbsvorteile. Ausgefeilte CAD/CAM-Software und leistungs-starke Rechner haben schon lange Einzug in die Design- und Konstruktions-abteilungen der Industrie gehalten. Sie erlauben nicht nur einen naturgetreuen dreidimensionalen Entwurf der Prototypen (Solid, Flächen, Draht), sondern warten auch mit einer ganzen Reihe von Zusatzfunktionen auf. Dazu zählt eine ruckfreie Bewegungssimulation ebenso wie beliebige dynamische Schnitte durch das virtuelle Modell oder ein einfaches Modifizieren aller Modellkomponenten.

Neu auf der MATERIALICA 2000 werden webbasierte Frontends zu sehen sein, die es Entwicklungsingenieuren ermöglichen, unabhängig von ihrem Standort gemeinsam am gleichen CAD-Dokument zu arbeiten. Auf diese Weise lassen sich über das Internet virtuelle Projektgruppen bilden. Der nächste Schritt ist dann die Fertigung des Prototypen direkt aus den CAD-Daten heraus. Je enger verzahnt die computerunterstützten CAD-Tools mit den nachgelagerten Rapid-Prototyping-Prozessen zusammenarbeiten, desto höhere Rationalisierungspotenziale ergeben sich daraus. Die Rapid World gibt einen umfassenden Überblick über solche Integrationsschritte im Rapid-Prototyping-Umfeld.

Rapid Prototyping auf dem MATERIALICA Forum
Informationen über den Einsatz der modernen Rapid-Prototyping-Verfahren gibt das MATERIALICA Forum: Der Software-Hersteller Virtual Prototypes informiert über "Software Tools aid in Rapid Development of Complex Interactive HMIs", die Materialise GmbH präsentiert die CAD-Konferenz im Internet mit dem "Magics Communicator". Über die neuesten Möglichkeiten und Anwendungsbeispiele des Rapid Prototyping in Kunststoff und Metall referiert die HTS Humml & Hämmerle Tooling Service GmbH, während die Voxel GmbH auf die Rolle des Rapid Prototyping in der Entwicklung eingeht.

Die MATERIALICA 2000, 3. Internationale Fachmesse für innovative Werkstoffe, Verfahren und Anwendungen, findet als europäische Zuliefermesse für Entwickler und Einkäufer mit dem Fachkongress MATERIALS WEEK (vormals WERKSTOFF-WOCHE) und erstmalig auch der MAGNESIUM CONFERENCE vom 25. bis 28. September 2000 auf der neuen Messe München statt.
Weitere Informationen zur MATERIALICA 2000 finden Sie im Internet unter der Adresse http://www.materialica.de.

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