Der Unterschied zwischen Rapid Prototyping und 3D-Druck

Rapid Prototyping wird oft mit 3D-Druck gleichgesetzt. Begriffe wie „3D-Prototyp“ oder „Prototyp in 3D“ sind daher verbreitet. Eigentlich ist der 3D-Druck aber eine der im Rapid Prototyping eingesetzten Technologien und gehört zur Untergruppe den sogenannten additiven Verfahren. Das verwendete Verfahren gibt es seit ungefähr vierzig Jahren. Die Stereolithographie, die in den 1970er Jahren populär wurde, ist der Vorfahre des 3D-Drucks.

Die Stereolithographie: Sie wird seit langem im Rapid Prototyping verwendet (siehe Wie funktioniert Rapid Prototyping?). Sie verwendet nicht das spätere Serienmaterial und ist damit nicht für funktionale oder visuelle Teile geeignet. Allerdings hat sie den Vorteil, dass ein einfaches Teil zu Visualisierungszwecken kostengünstig und schnell gefertigt werden kann.

Der 3D-Druck:  Genau wie bei der Stereolithographie wird beim 3D-Druck ein Harz verwendet, mit dem keine Prototypen aus dem „richtigen Material“ gefertigt werden können. Die mit dieser Technologie erhaltenen Teile sind deshalb sehr oft weder funktional noch visuell den Serienteilen ähnlich. Aus diesem Grund kann man den 3D-Druck und alle additiven Technologien von den sogenannten traditionellen Technologien des Rapid Prototyping wie der CNC-Bearbeitung und dem Vakuumgießen trennen.

Die wesentlichen Unterschiede zwischen dem 3D-Druck und den traditionellen Verfahren

  • Fertigungsgeschwindigkeit: Die Fertigung einer einzelnen Einheit erfolgt in der Regel schneller per 3D-Druck. Die CNC-Bearbeitung und das Vakuumgießverfahren eignen sich besser für die Fertigung von mehreren Teilen. In der Tat erfordert der 3D-Druck zwar eine gewisse Fertigungszeit – die Verwendung einer Gussform im Vakuumgießverfahren führt aber erst ab mehreren Teilen zu einer schnelleren Produktionsrate.
  • Material: Der 3D-Druck verwendet ein Ersatzmaterial – ein Epoxidharz. Mit den neuesten Maschinengenrationen können auch einige sogenannte Serien-Materialien gedruckt werden, das Ergebnis ist allerdings nicht optimal und relativ porös. Die CNC-Bearbeitung verwendet das Serienmaterial und das Vakuumgießverfahren Polyurethan, welches dem „richtigen Material“ sehr nahe kommt.
  • Visuelle Qualität der Teile: Die Eindrücke der per CNC-Bearbeitung und Vakuumgießverfahren gefertigten Teile sind beinahe identisch mit denen der Serienteile. Im Gegensatz dazu ist das Ergebnis der per 3D-Druck hergestellten Teile eher mittelmäßig, da die Trennlinien der Druckschichten sichtbar sind.
  • Preis: Auch wenn der 3D-Druck attraktive Fertigungskosten für Einzelfertigungen von Teilen bietet, sind die Vorteile aufgrund der vielen notwendigen menschlichen Eingriffe geringer als die des Vakuumgießverfahrens, wenn Kleinserien gefertigt werden müssen.
  • Funktionalität: Aufgrund des verwendeten Materials sind die per 3D-Druck gefertigten Teile nicht funktional. Im Gegensatz zur CNC-Bearbeitung und zum Vakuumgießverfahren sind sie in ihrer Endanwendung sehr begrenzt:

Sie können keinen bestimmten Standards und technischen Anforderungen entsprechen. Zum Beispiel können die Prototypen keinen hohen Temperaturen standhalten. Dem Lebensmittelstandard (Food Grade) können sie ebenfalls nicht entsprechen.

– Darüber hinaus sind die gefertigten Teile aufgrund der verwendeten Ersatzmaterialien relativ zerbrechlich. Somit können die per 3D-Druck gefertigten Teile nicht für mechanische Tests eingesetzt werden.

Daher eignet sich der 3D-Druck vor allem für Einzelfertigungen von Teilen ohne große mechanische Anforderungen. Um das zukünftige Spritzgussteil so gut wie möglich zu simulieren – was das Hauptziel der Prototyping-Phase ist – sind die traditionellen Verfahren (Bearbeitung und Silikonguss) vorteilhafter.

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