Kurzer Abriss der Geschichte des modernen Prototypenbaus

Abstract

Zunächst ein paar Worte zum modernen Prototypenbau : Als Rapid Prototyping wurden in den 1980er Jahren Fertigungsverfahren bekannt, mit denen CAD-Daten möglichst ohne manuelle Umwege oder teure Formen direkt und schnell in Werkstücke oder Muster umgesetzt werden können.

Diese Verfahren sind üblicherweise Urformverfahren, die das Objekt schichtweise aus formlosem oder formneutralem Material aufbauen. Dazu werden physikalische und/oder chemische Effekte genutzt. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von der werkzeuglosen Fertigung .

Unter dem Oberbegriff Urformen werden nach der DIN 8580 alle Fertigungsverfahren zusammengefasst, bei denen aus einem formlosen Stoff ein fester Körper hergestellt wird.

Das Urformen wird genutzt, um die Erstform eines geometrisch bestimmten, festen Körpers herzustellen und den Stoffzusammenhalt zu schaffen. Bekannte Urformverfahren sind neben dem Rapid Prototyping der Metallguss, der Kunststoffspritzguss, das Gießen mit chemisch aushärtenden Harzen und das Sintern.

Im Gegensatz dazu stehen abtragende Verfahren, spanabhebend beispielsweise das Fräsen und Drehen oder verdampfend das Funkenerodieren. Bei diesen Verfahren wird zur Formgebung Material entfernt. Natürlich finden diese Herstellungsverfahren auch im Prototypenbau Anwendung. Sie sollen aber nicht Gegenstand dieses Buchs sein.

Kurz gesagt: Rapid Prototyping ist ein Fertigungsverfahren zur schnellen und preisbewussten Herstellung von Modellen, Mustern, Prototypen, Werkzeugen und Endprodukten auf der Grundlage von 3D-CAD-Modellen.

Es wird als generatives Fertigungsverfahren bezeichnet, was bedeutet, dass die Fertigung direkt auf der Basis der rechnerinternen Datenmodelle erfolgt. Da die Rapid-Prototyping-Verfahren ohne eine Gussform oder spezielle Werkzeuge auskommen, ist deshalb oft von einer werkzeuglosen Fertigung die Rede.

Der Grundgedanke beim Rapid Prototyping ist immer, dass durch den schichtweisen Aufbau von Bauteilen das Objekt durch die einzelnen Schichten generativ hergestellt wird. Schicht für Schicht verfestigt sich ein formloses Bau-Material durch Zufuhr von Energie – zum Beispiel durch einen Laserstrahl.

Die einzelnen Schichten werden so miteinander verbunden und formen nach und nach das fertige Objekt. Es gibt auch Verfahren, bei denen die einzelnen Schichten durch dünne Materialien, wie Papier, mit einem Klebstoff verbunden werden.