Rapid Prototyping Prototypen mittels 3D-Druck

Mit dem 3D-Druckverfahren lassen sich beliebige Gegenstände auf Grundlage einer digitalen 3D-Grafik in kürzester Zeit als dreidimensionale Modelle zum Anfassen herstellen. Eine Methode,

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RT Reprotechnik.de GmbH

Mit dem 3D-Druckverfahren lassen sich beliebige Gegenstände auf Grundlage einer digitalen 3D-Grafik in kürzester Zeit als dreidimensionale Modelle zum Anfassen herstellen. Eine Methode, die aufgrund der hohen Kosten bisher nur Großkonzernen vorbehalten war. Die RT Reprotechnik.de macht dieses Verfahren nun erstmals für alle und in Vollfarbe verfügbar. Über einen Online-Shop können Kunden ihre CAD-Modelle hochladen und Druckaufträge versenden. Wenig später erhalten sie das ausgedruckte Modell. Ein entscheidender Wettbewerbsvorteil etwa für Designer, Architekten und Produktentwickler.

Der Designentwurf ist fertig. Doch bisher konnte das neue Handy, das Haus oder das Maschinen-Bauteil nur als dreidimensionales CAD-Modell dem Kunden präsentiert werden. Mit einem detailgetreuen, farbechten Muster wäre es jedoch erheblich leichter, den Kunden zu überzeugen. Denn nichts überzeugt so sehr, wie das Anfassen, Ansehen und Bewegen eines realen Gegenstandes. Ein präzises Modell muss daher in kürzester Zeit erstellt werden – sonst hat die Konkurrenz die Nase vorn.

Möglich ist dies nur mit dem so genannten „3D-Druck“, auch bekannt als Rapid Prototyping: ein höchst investitionsintensives Reproduktionsverfahren, das sich bisher nur große Industrieunternehmen leisten konnten. Die RT Reprotechnik.de aus Leipzig, deutscher Anbieter für Vervielfältigungen aller Art, bietet nun erstmals den schnellen Bau von Prototypen durch 3D-Druck als Dienstleistung an. Über einen Online-Shop können Kunden ab Oktober 2006 ihre digitalen 3D-Modelle als Druckauftrag versenden. RT startet daraufhin den 3D-Druckvorgang. Kurze Zeit später erhält der Kunde sein ausgedrucktes Modell.

Prototypen als wesentlicher Wettbewerbsfaktor

Im Gegensatz zu traditionellen materialabtragenden Methoden, wie Drehen, Fräsen und Erodieren, wird das Werkstück beim Rapid Prototyping in Schichten aufgebaut. Der Einsatz formgebundener Werkzeuge ist damit nicht mehr notwendig. Das macht Rapid Prototyping wesentlich schneller, als jedes andere Verfahren.

Oft ist dies zudem die einzige Möglichkeit, Einzelstücke oder sehr geringe Stückzahlen maschinell herzustellen. Produkt-Modelle dienen dabei nicht allein der Präsentation. In vielen Branchen steht der Prototyp heute am Anfang jeder Entwicklung – egal ob Getränkedose, Wasserhahn oder KfZ-Getriebe. Proportionen lassen sich mit einem Modell besser abschätzen und Abstimmungsprozesse zwischen den Partnern besser koordinieren.

Modelle in Vollfarbe

Ein Nachteil vieler Rapid Prototyping-Verfahren ist, neben der hohen Kosten, dass sie nur einfarbig produzieren können. Die Farbe ist für einen Designentwurf jedoch ebenso wichtig wie die Form. Häufig sind zudem die Funktionen der Bauelemente farblich markiert. RT bietet den 3D-Druck daher in Vollfarbe an. Der kontrastreiche Druck mit 24 Bit Farbabbildungen und einer Auflösung von 300 mal 600 dpi stellt auch Logos und technische Beschriftungen präzise dar.

Der 3D-Drucker ist dabei kaum größer als ein Kopierer und das Prinzip bestechend einfach: Pulver wird in ein 20 x 30 Zentimeter großes Gesenk befördert und dort mit einer Walze verteilt, dann „druckt“ ein Tintenstrahler die Grundlinien des Körpers auf die dünne Pulverschicht. Die Trägerplatte senkt sich ein wenig und die nächste Pulverschicht wird verteilt. Dieser Prozess wiederholt sich bis zu tausend Mal. Nach einigen Stunden liegt in dem Gesenk ein geometrischer Körper: Das Modell eines Designer-Handys, eines Einfamilienhauses oder eines KfZ-Getriebes.

Verkauf im virtuellen Ladengeschäft

3D-Modelle werden dabei längst nicht nur als Prototypen genutzt. Künstler und Designer haben das innovative Produktionsverfahren ebenfalls als Möglichkeit entdeckt, ihre virtuellen Entwürfe ohne großen Aufwand in die Realität umzusetzen. Rapid Manufacturing nennt sich das Verfahren, bei dem Objekte schnell hergestellt werden, die in der Realität tatsächlich dauerhaft zum Einsatz kommen.

Vom Lampenschirm bis zum Designer-Aschenbecher. RT bietet Designern nun nicht nur die Möglichkeit, die Objekte schnell und kostengünstig zu produzieren. Auch verkaufen können die Kreativen ihre Entwicklungen über die Dienstleistungen von RT. Ein Online-Shop auf der Plattform www.rapidobject.com bietet zukünftig jedem Designer die Möglichkeit, seine Entwürfe in einer öffentlichen Galerie in Form von 3D-Dateien zu präsentieren. Besucher der Website können sich die Objekte ansehen und bei Gefallen bestellen. RT übernimmt Druck, Lieferung und Rechnungsstellung. „Wir ermöglichen es Designern erstmals, ihre Objekte in einem virtuellen Ladengeschäft anzubieten, ohne dabei in Vorleistung gehen zu müssen oder sich um die Produktion oder Logistik zu kümmern. Einfacher geht es nicht“, erklärt Petra Wallasch.

Geringer Materialverbrauch hält die Kosten niedrig

Das Pulverdruckverfahren ist dabei kostengünstig, schnell und sehr präzise. Für einen Körper von circa fünf Zentimetern Kantenlänge braucht der Drucker nicht mehr als drei Stunden. Die Gipsmodelle werden schließlich aus dem Pulverberg befreit und der Gipstaub aus Hohlräumen des Körpers gelöst. Bei offenen Formen, wie etwa Hausmodellen, bleiben dann lediglich die Wände, der Boden und das Dach stehen. Das fertige Modell wird dann zunächst mit einem Pinsel und dann per Druckluft von überschüssigem Pulver befreit. Schließlich wird es lackiert, um die Farben noch besser zur Geltung zu bringen.

Der 3D-Drucker kann Bauteile in einer Größe von maximal 25 x 35 x 20 Zentimetern drucken. Aber auch größere Modelle lassen sich herstellen, indem Einzelteile gefertigt und zusammengesetzt werden. Als Grundlage des 3D-Drucks dienen stets CAD-Dateien mit einer Schnittstelle im STL-Format. Dieses Format liefert die für das Schichtenmodell notwendigen Daten.

Das Pulverdruck-verfahren ist u.a. so kostengünstig, weil der Materialverbrauch gering ist: Überschüssiges Pulver wandert zurück in den Vorratsbehälter und wird bei der nächsten Produktion wieder eingesetzt. Den Preis pro Druck berechnet RT aus den Druckkosten und der vorangegangenen Datenbearbeitung. Schon ab 100 Euro lassen sich kleinere Modelle herstellen.

Voraussetzung für jeden 3D-Druck ist die Lieferung eines virtuellen 3D-Modells. „Der heikelste Schritt beim 3D-Druck ist sicherlich die Optimierung der Daten für den Druck“, erklärt Wallasch. „Hier müssen einige Kriterien beachtet werden, wie etwa die Tatsache, dass Fenster, die das CAD-Format vorgibt, nicht gedruckt werden können, sondern nur Öffnungen in den Wänden.“ Aus diesem Grund legt RT großen Wert auf einen qualifizierten Service durch speziell geschulte Mitarbeiter. „Die fachmännische Prüfung und Optimierung der Kundendaten durch unsere Mitarbeiter ist letztlich die Voraussetzung für einen schnellen und unkomplizierten Modell-Druck.“

Nicht nur Design-Modelle sondern auch funktionsfähige Bauteile können per 3D-Druckverfahren konstruiert werden, wie etwa Negative für den Formenbau, die als Gussformen zum Einsatz kommen. Selbst Prototypen, die einer Funktionsprüfung dienen, sind realisierbar. Als Schichtmaterial wird dafür Kunststoff eingesetzt, da dieser flexibler ist als Gips. Aber auch individuelle Schmuckkreationen, Spielzeug oder lebensechte Masken lassen sich per 3D-Druck herstellen. „Der Fantasie sind im Prinzip keine Grenzen gesetzt“, erklärt Wallasch. „So gut wie alles, was sich einscannen lässt, ist letztlich auch druckbar.“

RT Reprotechnik.de, Tel. +49(0)341 9968060

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