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Prototypen - Rapid Prototyping / Additive Manufacturing
Rapid Prototyping ist die schnelle und kosteneffiziente Herstellung von Werkstücken (Prototypen, Mustern, Modellen, Werkzeugen und Endprodukten) mit Hilfe von additiven Fertigungsverfahren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Fertigungsprozessen, wie der Einsatz von Fräsmaschinen, die aus Feststoffblöcken das fertige Teil herausbearbeiten, wird beim Rapid Prototyping das Werkstück durch speziell entwickelte Maschinen schichtweise aufgebaut.
Die ersten RP-Verfahren wurden in den 80er Jahren entwickelt. Seitdem kamen etliche neue RP-Verfahren und Prozesse hinzu, die unter anderem neue Anwendungsgebiete erschlossen. So lassen sich durch Rapid Prototyping inzwischen Werkstücke aus Kunstoffen und Metallen bei geringen Stückzahlen in Serienqualität herstellen. Heute spricht man bei diesen Verfahren von additiven Fertigungsverfahren.
Prozessablauf
Grunewald nutzt die additive Fertigung als Technologie zur Herstellung von 3D-gedruckten Sandformen und Kernen. Als Basis dient dabei ein 3D-Datenmodell, welches innerhalb unserer Konstruktion zu einer Sandform und den entsprechenden Kernen weiterverarbeitet wird. Auf Grundlage unserer langjährige Gieß-Erfahrung und der verfügbaren Simulations-Technologien, wird das Gießsystem direkt einkonstruiert. Hierdurch ist ein hohes Maß an Prozesssicherheit, auch bei höheren Stückzahlen und wiederkehrenden Bauteilen, gewährleistet. Ausgehend von den 3D-Datenmodellen, können die Sandformen und Kerne nun direkt auf unsere 3D-Sanddruckanlage (ExOne S-Max KHP) gedruckt werden. Im nachgeschalteten Prozess werden die additiv erzeugten Formen mit Hilfe unserer etablierten Verfahren abgegossen.
Vorteile der Additiven Fertigung
Die additive Fertigung als Schlüsseltechnologie eröffnet neue Möglichkeiten Gussteile zu erstellen. Hierdurch ergeben sich zahlreiche Vorteile für die Fertigung von Prototypen und kleinen Stückzahlen:
Komplexe Bauteilstrukturen:
Die additive Fertigung erlaubt es komplexe Bauteile herzustellen, welche über konventionelle Verfahren nicht oder nur sehr aufwendig und unwirtschaftlich herstellbar sind. Zum Bespiel können Hinterschnitte realisiert werden und Entformschrägen sind nicht erforderlich. Somit können bereits frühe und nicht auskonstruierte Entwicklungsstände gefertigt werden, um erste Erkenntnisse für die Entwicklung zu gewinnen.
Kosteneffiziente Fertigung von Protoypen und kleinen Stückzahlen:
Insbesondere für Prototypen und kleine Stückzahlen ist die additive Fertigung ein sehr kosteneffizientes Verfahren. Modelle und Kernkästen werden nicht mehr benötigt, wodurch ein großer Teil der Investitionskosten entfällt. Aber auch bei höheren Stückzahlen generiert eine additive Fertigung viele Vorteile. Hierdurch können komplexe Teilbereiche und Kerne gedruckt und somit aufwendige Kernkästen vermieden werden.
Kurze Durchlaufzeiten:
Aufgrund der Tatsache, dass Formen und Kerne direkt hergestellt werden können, entfallen Fertigungszeiten für Modelle und Kernkästen. Somit können Rohgussteile bereits nach zwei Wochen realisiert werden. Die reduzierten Fertigungszeiten tragen entscheidend zu immer kürzeren Entwicklungszeiten bei.