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Rapid Manufacturing Optimiertes Verfahren: Prototyping für filigrane Teile

| Autor / Redakteur: Volker Müller, Steffen Hachtel* / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Anspruchsvolle und filigrane Bauteile auf Basis von teilkristallinen Kunststoffen in hoher Qualität, seriennah und kostengünstig herzustellen, war bisher nur ungenügend umsetzbar. Nachdem Jacob und Hachtel das Kleinserien-Spritzgussverfahren optimiert haben, bieten sie dies als Dienstleistungsalternative zu konventionellen Rapid-Manufacturing-Verfahren an. .

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3D CAD-Modell des Klemmkorbs einer Jacob Kabelverschraubung. Die filigranen Strukturen lassen sich mit konventionellem Rapid-Prototyping nur ungenügend modellieren.
3D CAD-Modell des Klemmkorbs einer Jacob Kabelverschraubung. Die filigranen Strukturen lassen sich mit konventionellem Rapid-Prototyping nur ungenügend modellieren.
(Bild: Jacob)

Time-to-Market ist in der Produktneu- und -weiterentwicklung ein wesentlicher Erfolgsfaktor. Allen erfolgreichen Entwicklungsprojekten ist gemeinsam, dass bereits in frühen Stadien die angestrebten Produkteigenschaften anhand von Prototypen erwogen und abgesichert werden konnten. Je ähnlicher die Prototypen den Serienbauteilen sind, desto besser können die Eigenschaften, das Bauteilverhalten sowie das spätere Handling erprobt werden. Hierzu zählen auch der effektive und abfallvermindernde Materialeinsatz und die Darstellung unterschiedliche Kundenanforderungen.

Kein Wunder hat sich der schnelle Prototypenbau von Kunststoff-Bauteilen sehr erfolgreich am Markt etabliert. Neben dem Erstellen von Modellen als Anschauungsmuster, können diese als Urform für spätere Abguss-Verfahren eingesetzt werden. Es gibt eine Vielzahl von Fertigungsverfahren, die unter dem Begriff Rapid Manufacturing zusammengefasst werden. Ziel ist dabei nicht nur die Erstellung von Prototypen, als vielmehr die seriennahe Fertigung von funktionalen Bauteilen.

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Grenzen des Rapid Manufacturing

Die beim Rapid Manufacturing (RM) heute verwendeten Verfahren vom Multi Jet Modeling (MJM), über den Polyamidguss bis hin zum Selektiven Lasersintern (SLS) haben jedoch einen ganz entscheidenden Nachteil: Bei der Fertigung komplexer und filigraner Kunststoffteile auf der Basis von teilkristallinen Kunststoffen, zum Beispiel Polyamid (PA), stoßen diese Verfahren an ihre technischen Grenzen und zu ungenügenden Ergebnissen. Die gefertigten Kleinserien werden ungenau produziert, die Oberflächen sind nach dem Erstarren der Schmelze porös. Die Abweichungen von den CAD-Modell-Vorgaben sind teilweise erheblich. Von einer seriennahen Fertigung kann keine Rede sein. Rückschlüsse auf die spätere Serienfertigung können auf Basis dieser Prototypen nur sehr eingeschränkt gemacht werden.

Die Firma Jacob aus Kernen als Anbieter elektrotechnischer Anwendungen wie beispielsweise Kabelverschraubungen, setzte bislang entsprechend diverse Prototyping-Verfahren ein. Da hier ein großer Anteil technischer Kunststoffe, genauer gesagt teilkristalliner Kunststoffe verarbeitet wird, musste teilweise mit sehr unbefriedigenden Prototyping-Ergebnissen gearbeitet werden.

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