Rapid Prototyping

{{#if: beschreibt automatisierte Verfahren der Prototypenherstellung; für andere Bedeutungen siehe Prototyping.

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Beginn der Fertigung eines Prototyps

Datei:US Navy 030820-N-9593R-016 Close-up view of the MedModeler at the National Naval Medical Center in Bethesda, Maryland.jpg

Der Kunststoff wird aufgetragen.

Datei:US Navy 030822-N-9593R-008 a three dimensional full-scale model of part of a patient's face.jpg

Modell fast fertig

Datei:US Navy 030822-N-9593R-032 an example of a full-scale three dimensional model.jpg

Das Endergebnis: Ein Modell der Wirbelsäule, das mit Daten aus dem MRT erschaffen wurde.

Datei:Rapid prototyping worldwide by Zureks.png

Rapid Prototyping weltweit (Daten aus dem Jahr 2000)<ref>D. T. Pham, S. S. Dimov, Rapid manufacturing, Springer-Verlag, 2001, ISBN 1-85233-360-X, S. 6.</ref>

Rapid Prototyping (englisch; übersetzt „schneller Modellbau“) ist der Überbegriff über verschiedene Verfahren zur schnellen Herstellung von Musterbauteilen ausgehend von den Konstruktionsdaten.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:|: }}{{#if:|{{#if:Rapid-Prototyping|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Rapid-Prototyping}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.businessinsider.de/gruenderszene/lexikon/begriffe/rapid-prototyping%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Rapid-Prototyping}}}}%7C[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.businessinsider.de/gruenderszene/lexikon/begriffe/rapid-prototyping}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Rapid-Prototyping}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:businessinsider.de/gruenderszene/lexikon2019-01-01{{#if: 2019-11-12 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Abgrenzung zu anderen Rapid-Anwendungen

Die meisten Verfahren des Rapid Prototyping – außer z. B. der Polyamidguss – fallen unter die additive Fertigung, weil sie mit schichtweisem Materialauftrag ohne Verwendung einer Form arbeiten.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:Fritz Klocke|Fritz Klocke: }}{{#if:|{{#if:Generative Fertigungsverfahren (Seite 127), in: Fertigungsverfahren 5|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Generative Fertigungsverfahren (Seite 127), in: Fertigungsverfahren 5}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-540-69512-7_5%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Generative Fertigungsverfahren (Seite 127), in: Fertigungsverfahren 5}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-540-69512-7_5}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Generative Fertigungsverfahren (Seite 127), in: Fertigungsverfahren 5}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:link.springer.com2015-10-14{{#if: 2024-09-22 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Verfahren

Abgesehen vom Polyamidguss sind Rapid-Prototyping-Verfahren Fertigungsverfahren, die das Ziel haben, vorhandene CAD-Daten möglichst ohne manuelle Umwege oder Formen direkt und schnell in Werkstücke umzusetzen. Für die additiv aufbauende Verfahrensgruppe wird zumeist als Datenschnittstelle das STL-Format genutzt. Die unter dem Begriff des Rapid Prototyping seit den 1980er Jahren bekannt gewordenen Verfahren sind in der Regel Urformverfahren, die das Werkstück schichtweise aus formlosem oder Form-neutralem Material unter Nutzung physikalischer und/oder chemischer Effekte aufbauen.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:J. Hoffmann|J. Hoffmann: }}{{#if:|{{#if:Verfahren des Rapid Prototyping – Möglichkeiten und Grenzen|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Verfahren des Rapid Prototyping – Möglichkeiten und Grenzen}}]{{#if:PDF| (PDF)}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/if/ff/ressourcen/dateien/pazat/forschung/for_ber_pdf_html/lit_98_html/hoff-983.pdf?lang=de%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Verfahren des Rapid Prototyping – Möglichkeiten und Grenzen}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/if/ff/ressourcen/dateien/pazat/forschung/for_ber_pdf_html/lit_98_html/hoff-983.pdf?lang=de}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Verfahren des Rapid Prototyping – Möglichkeiten und Grenzen}}}}]}}{{#if:PDF| (PDF{{#if:Technische Universität Dresden2001-01-17{{#if: 2020-03-11 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Für das Rapid Prototyping werden unter anderem die folgenden Verfahren eingesetzt:

Verfahren	Werkstoffe
Elektronenstrahlschmelzen (EBM)<ref name="ethz-250011">{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:Manfred Schmid|Manfred Schmid: }}{{#if:|{{#if:Additive Fertigung mit Selektivem Lasersintern (SLS), Kapitel 2|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Additive Fertigung mit Selektivem Lasersintern (SLS), Kapitel 2}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.research-collection.ethz.ch/bitstream/handle/20.500.11850/124860/eth-50250-01.pdf?sequence=1&isAllowed=y%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Additive Fertigung mit Selektivem Lasersintern (SLS), Kapitel 2}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.research-collection.ethz.ch/bitstream/handle/20.500.11850/124860/eth-50250-01.pdf?sequence=1&isAllowed=y}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Additive Fertigung mit Selektivem Lasersintern (SLS), Kapitel 2}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:research-collection.ethz.ch2015{{#if: 2024-09-22 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}	1}}}}	)	de	1}}}}| ;	{{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}}}{{#if:https://www.research-collection.ethz.ch/bitstream/handle/20.500.11850/124860/eth-50250-01.pdf?sequence=1&isAllowed=y%7C{{#if:{{#invoke:URLutil%7CisResourceURL%7C1=https://www.research-collection.ethz.ch/bitstream/handle/20.500.11850/124860/eth-50250-01.pdf?sequence=1&isAllowed=y}}	}}}}{{#if:Additive Fertigung mit Selektivem Lasersintern (SLS), Kapitel 2|{{#if:{{#invoke:WLink|isValidLinktext|1=Additive Fertigung mit Selektivem Lasersintern (SLS), Kapitel 2|lines=0}}	}}}}{{#if: research-collection.ethz.ch| In: {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=research-collection.ethz.ch}}}}{{#if: | {{{hrsg}}}{{#if: 2015|,|{{#if: 2024-09-22 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}|;|,}}}}}}}}{{#if: 2015| {{#if:{{#invoke:DateTime|format|2015|noerror=1}}	format|2015|T._Monat JJJJ}}	failure|1=Fehler bei Vorlage:Internetquelle, datum=2015|class=Zitationswartung}} }}{{#if: |,|{{#if: 2024-09-22 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}|;|,}}}}}}}}{{#if: | S. {{{seiten}}}{{#if: |,|{{#if: 2024-09-22 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}|;|,}}}}}}}}{{#if: {{#invoke:TemplUtl|faculty|}}| {{#if:2015|{{#if:|archiviert|ehemals}}|{{#if:|Archiviert|Ehemals}}}} {{#if:|vom|im}} Vorlage:Referrer{{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}| (nicht mehr online verfügbar)}}{{#if: | am {{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}|{{{archiv-datum}}}{{#if:44201	4=im Jahr	7=im	10=am	failure|1=Fehler bei Vorlage:Internetquelle, abruf=2024-09-22|class=Zitationswartung}} }} {{#invoke:DateTime|format|2024-09-22|T._Monat JJJJ}}	failure|1=Vorlage:Internetquelle | abruf=2026-MM-TT ist Pflichtparameter}} }}{{#if:{{#ifeq:de|de	1}}}}|{{#if:research-collection.ethz.ch2015{{#if: 2024-09-22 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}	1}}}}	(	| (}} }}{{#ifeq:{{#if:de|de|de}}|de|| {{#invoke:Multilingual|format|{{{sprache}}}|slang=!|split=[%s,]+|shift=m|separator=, }}}}{{#if: |{{#ifeq:{{#if:de|de|de}}|de||, }}{{{kommentar}}}}})}}{{#if: 2015{{#if: 2024-09-22 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}} }}|{{#if: |: {{ #if:	{{ #ifeq: {{#if:{{#if: {{#invoke:templutl|faculty|}}|de-ch|de}}|{{#if: {{#invoke:templutl|faculty|}}|de-ch|de}}|de}} | de	Vorlage:Str trim	flat}} }}	faculty|}}|de-ch|de}}|{{#if: {{#invoke:templutl|faculty|}}|de-ch|de}}|de}} | de	„Vorlage:Str trim“	quote	1={{#if:	flat}}	flat}} }}	faculty|}}|de-CH|de}}	3=1}} }} }}{{#if:	: }}{{#if: | , deutsch: „“ }})	{{#if:	, deutsch: „“ }})	(deutsch: „“) }} }} }}{{#if: {{{zitat}}}	{{#if:	{{#if: {{{zitat}}}	}} }}	}}{{#if: | {{#if: {{#invoke:Text|unstrip|{{{ref}}}}}		{{{ref}}} }} }}|.{{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}|{{#if:||{{#ifeq: | JaKeinHinweis |{{#switch:	=Vorlage:Toter Link/Core{{#if: https://www.research-collection.ethz.ch/bitstream/handle/20.500.11850/124860/eth-50250-01.pdf?sequence=1&isAllowed=y	[7] }} (Seite {{#switch:|no|0|=|dauerhaft }}nicht mehr abrufbar{{#if: | , festgestellt im {{#invoke:DateTime|format	F Y}} }}. 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Fused Deposition Modeling (FDM)	ABS, Polylactide, PLA, PETG, „Nylon“
Laminated Object Modelling (LOM)	Papier, Kunststoffe, Keramik oder Aluminium
Laser Engineered Net Shaping (LENS)	Metalle
Multi Jet Modeling (MJM)	wachsartige Thermoplaste, UV-empfindliche Photopolymere, Sand, Metall-Pulver, Glas-Pulver
Polyamidguss	Polyamide
Selektives Laserschmelzen (SLM)<ref name="ethz-250011"/>	Metalle, Kunststoffe, Keramiken
Selektives Lasersintern (SLS)<ref name="ethz-250011"/>	Thermoplaste: Polycarbonate, Polyamide, Polyvinylchlorid, Metalle, Keramiken
Space Puzzle Molding (SPM)	Kunststoffe
Stereolithografie (SL oder SLA)<ref name="ethz-250011"/>	flüssige Duromere oder Elastomere
Binder Jetting (3D-Drucken)<ref name="ethz-250011"/>	Pulver und Granulate

In Verbindung mit weiteren modernen Technologien wie zum Beispiel dem Reverse Engineering (Digitalisieren), dem CAD, der virtuellen Realität sowie modernen Werkzeugbauverfahren wird die Verfahrenskette innerhalb der Produktentwicklung auch als Rapid Product Development bezeichnet. Diese ist ein Teilgebiet der Produktionsautomatisierung.

In der Vergangenheit wurde die Bezeichnung „Rapid Prototyping“ auch als Überbegriff über die verschiedenen additiven Fertigungsverfahren benutzt. Neben „Rapid Prototyping“ wurden aber auch Begriffe wie generative Fertigungsverfahren, Schichtbaufertigung, Freeform Fabrication, Desktop Manufacturing, Layer Manufacturing Technology, Advanced Digital Manufacturing (ADM), E-Manufacturing usw. verwendet. Inzwischen haben sich jedoch als Überbegriff „Additive Fertigung“, „additive Fertigungsverfahren“ und „3D-Druck“ durchgesetzt.

Durch dieses mittlerweile stark angewachsene Einsatzspektrum generativ gefertigter Bauteile werden auch immer neue Anforderungen an generativ gefertigte Bauteile gestellt, die durch Folgetechnologien bei generativen Verfahren wie die Oberflächentechnik gelöst werden können. So ist es durch abtragende Verfahren wie das Sandstrahlen oder das Gleitschleifen möglich, die durch den Bauprozess bedingten Stufen einzuebnen. Auch ist es möglich, die generativ gefertigten Werkstücke zu lackieren oder zu metallisieren.

Siehe auch

• Digital Fabricator
• Digitale Bildhauerei

Literatur

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Weblinks

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• Technology Review: 3D-Drucker für das Volk Überblicksartikel zum Stand der Technik bei Fab@Home und RepRap
• Stereolithografie – Rapid Prototyping an der Hochschule Aalen (Youtube 5:02)
• Bernd Schuh: 3D-DRUCK – Revolution aus dem Replikator, in Deutschlandfunk Wissenschaft im Brennpunkt vom 2. Februar 2014

Einzelnachweise

<references />