Was ist der Unterschied zwischen 3D-Druck und Rapid Prototyping?

3D-Druck und Rapid Prototyping sind transformative Technologien, die Branchen von der Fertigung bis zum Gesundheitswesen revolutioniert haben. Obwohl diese Begriffe oft synonym verwendet werden, dienen sie unterschiedlichen Zwecken. Im Folgenden erfahren Sie, was sie voneinander unterscheidet und warum es für Fachleute und Enthusiasten gleichermaßen wichtig ist, den Unterschied zu verstehen.

Definition von Rapid Prototyping (RPT)

Schnelles Prototyping (RP)Die in den späten 80er Jahren in der Fertigung eingeführte Rapid Prototyping-Technologie ist ein aufstrebendes Verfahren zur Materialbeschichtung und gilt als beeindruckender Durchbruch für diese Generation von Herstellern. Durch die Kombination von Maschinenbau, CAD-Konstruktionssoftware, Reverse-Engineering-Techniken, additiver Fertigungstechnologie, numerischen Steuerungstechnologien, materialwissenschaftlicher Forschung und Lasertechnologien kann das Rapid Prototyping Design-Ideen schnell in funktionale Prototypen umsetzen oder Teile direkt herstellen und so eine wirtschaftliche Methode für die Prototypisierung neuer Designs und die Validierung potenzieller Projekte bieten.

Definition von 3D-Druck

3D-Druck entstand Mitte der 1990er Jahre als innovatives Rapid-Prototyping-Verfahren, das Technologien wie Lichthärtung und Papierlaminierung nutzt. Ähnlich wie beim traditionellen Druck werden die Drucker mit "Druckmaterialien" wie Flüssigkeiten oder Pulvern gefüllt. Sobald sie an ein Computersystem angeschlossen sind, können diese "Druckmaterialien" Schicht für Schicht aufgetragen werden, bis schließlich ein virtueller Bauplan in ein physisches Objekt verwandelt wird - dieser Prozess wird als 3D Stereolithographie Drucktechnik.

In der heimischen Medienbranche wird die Rapid-Prototyping-Technologie derzeit gewöhnlich als "3D-Druck" bezeichnet, da dieser Begriff anschaulicher und anschaulicher ist. Diese Terminologie bezieht sich jedoch nur auf einen Zweig des Rapid Prototyping - einige Rapid-Prototyping-Verfahren fallen unter den Begriff "dreidimensionaler Druck".

Hauptunterschiede zwischen 3D-Druck und Rapid Prototyping

Obwohl es sich um ein Verfahren handelt, das im Rahmen des 3D-Drucks und des Rapid Prototyping verwendet wird, sind die beiden Begriffe nicht austauschbar. Hier eine Aufschlüsselung der Hauptunterschiede:

3D-Drucker sind einfachere Formen von Rapid-Prototyping-Maschinen; sie erzeugen weniger Abfall und haben geringere Kapazitätsanforderungen.

Rapid Prototyping wird in der Automobil- und Luftfahrtindustrie seit langem als effiziente Methode zur schnellen Herstellung funktionaler Teile eingesetzt.

3D-Drucker sind in der Regel kleiner und tragbarer als ihre RP-Gegenstücke, wodurch sie sich für Büroumgebungen eignen und weniger Strom und Platz benötigen. 3D-Druck und Rapid Prototyping sind auf die Reproduktion von Objekten aus Nylon oder anderen Kunststoffen in kleinen Stückzahlen spezialisiert und produzieren daher kleinere Teile als ihre Vorgänger.

Rapid-Prototyping-Maschinen haben in der Regel einen Bauraum von mindestens 10 Zoll auf einer Seite, während 3D-Drucker in der Regel weniger als 8 Zoll in einer Dimension haben. Beide Technologien können jedoch alle Funktionen von Rapid-Prototyping-Maschinen übernehmen, z. B. die Validierung von Entwürfen, die Erstellung von Prototypen und die gemeinsame Nutzung von Informationen aus der Ferne.

3D-Drucker sind unglaublich benutzerfreundlich und einfach zu bedienen und zu warten, und es gibt auf dem Markt leicht erhältliche Bausätze, um sie selbst zu bauen. Sie sind billiger als professionelle Rapid-Prototyping-Maschinen und können sogar für weniger als $1.000 erworben werden; professionelle Rapid-Prototyping-Designs beginnen normalerweise bei $50.000.

3D-Drucker erreichen nicht die Präzision von Rapid-Prototyping-Maschinen, und ihre Materialauswahl kann aufgrund ihrer Einfachheit eingeschränkt sein.

Erkundung der Formgebungsprinzipien, Vorteile und Nachteile gängiger Rapid-Prototyping-Verfahren

1. Selektives Laser-Sintern (SLS)

Mit SLS Ausrüstungen ist es möglich, in kurzer Zeit speziell geformte Heißkanalsysteme für Metallformen und Spritzgussformen mit hoher Rockwellhärte und Schmiedeleistung zu erstellen sowie spezielle und komplexe Funktionsteile mit schneller Fertigungsfähigkeit für Kleinserien, die spezielle und komplexe Funktionsteile erfordern, direkt herzustellen.

Die SLS-Technologie hat sich aufgrund ihrer schnellen Produktionsfähigkeit für solche Funktionsteile sowie ihrer vielfältigen personalisierten Kleinserienproduktion durchgesetzt - Eigenschaften, die dazu geführt haben, dass diese Technik in vielen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, dem Militär, der Prüfung und Entwicklung von Automotoren, der Medizin usw. eingesetzt wird.

2. Vakuum-Spritzgießen Rapid Tooling (VCM - Selektives Laser-Sintern)

Auch als Vakuum bezeichnet SpritzgießenBeim Vakuumformen wird eine Originalvorlage verwendet, um eine Silikonform unter Vakuumbedingungen herzustellen, bevor sie mit Polyurethanmaterial gegossen wird, wodurch eine exakte Nachbildung der Vorlage entsteht. Das Vakuumgießen hat sich zu einer der am häufigsten eingesetzten Technologien für die schnelle Herstellung von Werkzeugen entwickelt, mit denen Produkte hergestellt werden können, die technischen Kunststoffen ähneln und gleichzeitig verschiedene funktionale Eigenschaften aufweisen.

Mit einer VCM-Silikonform können 20 Sätze von Produkten hergestellt werden. Diese Prozesstechnologie eignet sich besonders für die Nachbildung von kleinen und mittelgroßen Feinteilen, die in der Instrumenten- und Automobilproduktion verwendet werden. Die kurze Zeit, die niedrigen Kosten und die hohe Geschwindigkeit machen es außerdem zu einer effektiven Methode für die Herstellung von Produktversuchen.

Der allgemeine Prozessablauf umfasst 3D-Druck und Rapid Prototyping (Herstellung von Handmodellen und Reproduktion von Prototypen), VCM-Vakuumspritzgussmaschinen für die schnelle Formherstellung, gefolgt von der Replikation und Produktion von Kleinserien.

3. Niederdruck-Reaktionsspritzgießen (RIM)

Die Niederdruckinfusion (LPI) ist ein aufstrebendes Verfahren für die Herstellung schnell geformter Produkte. Nachdem das Zweikomponenten-Polyurethanmaterial gemischt und bei normaler Temperatur und niedrigem Druck in eine Schnellform gespritzt wurde, wird das Produkt durch chemische und physikalische Prozesse wie Polymerisation, Vernetzung und Aushärtung des Materials geformt. Da flüssige Rohstoffe verwendet werden, können Formen mit RIM-Werkzeugen mit geringem Druck schnell gefüllt werden, wodurch die Schließkraft und die Werkzeugkosten im Vergleich zu herkömmlichen Methoden erheblich reduziert werden.

RIM-Formen haben sich bei der Herstellung von großformatigen Teilen wie Stoßstangen, Armaturenbrettern und Heckklappen mit geringerer Schließkraft und zu geringeren Kosten bewährt. Ihre Anwendungen reichen von 3D-Druck- und Rapid-Prototyping-Versuchen in der Automobilbranche bis hin zu Projekten in den Bereichen Instrumentenbau, Bildhauerei und Architekturdesign, um nur einige zu nennen.

Der allgemeine Prozessablauf für das Rapid Prototyping mit SLS/CNC Rapid Prototyping umfasst die Herstellung von Handmodellen auf SLS/CNC-Rapid-Prototyping-Maschinen, die Herstellung von Rapid-Moulds mit RIM-Rapid-Moulding-Methoden und das Spritzgießen (Replikation oder Produktion von Kleinserien);

4. Numerische Computersteuerung (CNC)

CNC steht für computernumerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen und wird durch Programme mit symbolischen Anweisungen oder Steuercodes gesteuert, die in einen Computercode für die Werkzeugmaschine übersetzt werden. Durch Werkzeugschneiden können Rohmaterialien zu Halbfertig- und Fertigteilen verarbeitet werden. Seit das Massachusetts Institute of Technology seine erste CNC-Maschine Die 1952 eingeführte Software hat sich im Zuge des raschen technischen Fortschritts sowohl bei der Hardware als auch bei der Software in der gesamten verarbeitenden Industrie, einschließlich der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- sowie der militärischen Produktion, durchgesetzt.

Die CNC-Technik bietet gegenüber herkömmlichen Werkzeugmaschinen mehrere Vorteile: Digitalisierung, hohe Effizienz der Produktion und die Möglichkeit der Massenproduktion. Darüber hinaus ermöglicht die Digitalisierung die problemlose Bearbeitung von Werkstücken mit komplexen strukturellen Formen. Obwohl sie von einigen nicht streng als Rapid-Prototyping-Technologie eingestuft wird, wird sie von Branchenkollegen häufig als Rapid-Manufacturing-Technologie eingestuft.

Welche sollten Sie wählen?

Bei der Entscheidung zwischen 3D-Druck und Rapid Prototyping ist es wichtig, dass Sie Ihre Bedürfnisse und Ziele berücksichtigen:

• Wenn Sie einen funktionalen Prototyp oder eine Kleinserie für ein bestimmtes Design erstellen möchten, könnte der 3D-Druck aufgrund seiner Erschwinglichkeit und Geschwindigkeit die beste Lösung sein.
• Wenn Sie sich in einem frühen Stadium der Entwicklung befinden und schnell verschiedene Iterationen eines Prototyps testen müssen, ist Rapid Prototyping (ggf. mit 3D-Druck) die ideale Methode für Ihre Bedürfnisse.

Der Unterschied zwischen 3D-Druck und Rapid Prototyping liegt letztlich in ihrem Anwendungsbereich und Zweck. Der 3D-Druck ist ein Werkzeug, das für ProduktionRapid Prototyping hingegen ist ein Verfahren, bei dem mehrere Werkzeuge, darunter auch der 3D-Druck, zur schnellen Erstellung und Prüfung von Prototypen eingesetzt werden.

Anwendungen in verschiedenen Branchen

Sowohl der 3D-Druck als auch das Rapid Prototyping werden in verschiedenen Branchen eingesetzt, dienen aber je nach Entwicklungsstadium unterschiedlichen Zwecken:

In Produktdesign und Herstellung:

• 3D-Druck: Ideal für die Herstellung kundenspezifischer Teile in kleinen Stückzahlen, für die Fertigung einzigartiger Designs und für die Herstellung von Bauteilen, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer oder gar nicht herzustellen wären.
• Schnelles Prototyping: Wird oft zu Beginn des Produktentwicklungszyklus verwendet, um schnell Prototypen zu erstellen, die vor der endgültigen Produktion getestet und verbessert werden können.

Im Gesundheitswesen:

• 3D-Druck: Weit verbreitet für die Herstellung von Prothesen, Implantaten und maßgeschneiderten chirurgischen Instrumenten, die auf die Bedürfnisse der einzelnen Patienten zugeschnitten sind.
• Schnelles Prototyping: Hilft bei der Entwicklung medizinischer Geräte und testet sie vor der Massenproduktion.

In der Automobilindustrie und der Luft- und Raumfahrt:

• 3D-Druck: Für die Herstellung von leichten Komponenten und kundenspezifischen Teilen sowie für die Fertigung auf Abruf.
• Schnelles Prototyping: Spielt eine entscheidende Rolle bei der Prüfung neuer Automodelle und Luft- und Raumfahrtdesigns, um Sicherheit und Funktionalität vor der Fertigung zu gewährleisten.

Schlussfolgerung

In der schnelllebigen Welt der Fertigung ist es entscheidend, den Unterschied zwischen 3D-Druck und Rapid Prototyping zu kennen, um die Effizienz zu maximieren und Ihre Design- und Entwicklungsprozesse zu optimieren. Während es sich beim 3D-Druck um eine Methode zur Herstellung physischer Objekte handelt, ist Rapid Prototyping ein breiter gefasstes Konzept, das dazu dient, Ideen schnell zum Leben zu erwecken und auf ihre Funktionalität zu testen.

Durch den Einsatz beider Technologien im richtigen Kontext können Unternehmen die Markteinführungszeit verkürzen, die Kosten senken und die Produktqualität verbessern. Ganz gleich, ob Sie kundenspezifische Teile entwickeln, ein neues Design testen oder ein Produkt verfeinern - wenn Sie wissen, wann und wie Sie 3D-Druck und Rapid Prototyping einsetzen, kann das den entscheidenden Unterschied machen.