Mit der Entwicklung von Computer Design Programmen könnte man meinen, dass das Prototyping seine Funktion verlieren wird, aber das ist heute noch lange nicht der Fall. Prototypen und deren Fertigung spielen in der Kunststoff- und Kautschukindustrie nach wie vor eine wichtige Rolle. Auf diese Weise können die Musterstücke selbst und die Verfahren, nach denen sie hergestellt werden, getestet werden. In diesem Artikel stellen wir 4 Kautschuk-Prototyping-Methoden vor, die im Produktplanung üblich sind:
Die Entwicklung der Computertechnik ist natürlich auch in der Gummiindustrie zu spüren, und die Verbreitung der 3D-Drucktechnik brachte Veränderungen mit sich. Aber wie andere Prototyping-Methoden hat es seine Grenzen.
Darüber hinaus kann auch das geplante Material des Produkts Einfluss darauf haben, mit welchem Verfahren ein Prototyp erstellt werden soll, beispielsweise wenn wir nicht nur das Produkt, sondern auch das Verfahren untersuchen wollen. Nicht umsonst begegnen uns Prototypen unter den Prüfverfahren der Gummiindustrie.
Gummiprodukte können in großen Mengen durch Spritzgießen hergestellt werden, aber die Werkzeugkosten sind hoch
Der Spritzguss ist eine der häufigsten Produktionsformen von Kunststoffteilen, wenn es um die Massenproduktion geht. Der Nachteil der Technologie besteht darin, dass die Herstellung des Gusswerkzeugs längere Zeit, spezialisierte Maschinen und Planung erfordert, also teuer ist. Dafür lassen sich mit dem Verfahren Produkte mit komplexen Geometrien passgenau herstellen, zudem ist die Auswahl an Materialqualität und Farbe groß. Bis heute ist es eine weit verbreitete Produktionslösung, aber für Produkttests – aufgrund der hohen Einstiegskosten – in der Frühphase nicht wirtschaftlich.
Heutzutage können jedoch teure und langlebige Metallformen durch 3D-gedruckte oder CNC-gefräste Silikon Versionen ersetzt werden. Auf diese Weise kann die Prototyping-Dauer beschleunigt und die Kosten stark reduziert werden.
Die CNC-Fräsmaschine schneidet aus einem Block eine räumlich definierte Form. Dies erfordert einen vorgefertigten Block des geplanten Materials, es handelt sich also um einen mindestens zweistufigen Prozess, der Vorteil des Verfahrens besteht jedoch darin, dass damit besonders hochwertige Produkte hergestellt werden können. Allerdings nur aus einem Material, das eine zum Ätzen erforderliche Mindesthärte aufweist.
Zylindrische oder andere massiv geformte Gummi Prototypen, die nur eine externe Bearbeitung erfordern, werden meistens mit der CNC-Fräse Lösung hergestellt, da die Herstellung komplizierterer oder hohler Formen mit dieser Technologie ein langer und übermäßig ressourcen intensiver Prozess ist.
Die Stereolithographie ist im Vergleich zu anderen ein weniger bekanntes Verfahren, das dem 3D-Druck am ähnlichsten ist. Die Maschine besteht aus einer vertikal beweglichen Basis, einer Schüssel und einem Laser. Die Schüssel enthält das Rohmaterial – Oligomerlösung – in das die Basis eingetaucht wird. Wo der Laser auf die Lösung projiziert wird, verfestigt sie sich und bildet eine Schicht, und dann bewegt sich die Basis weiter durch die Lösung und der Laser zeichnet die neue Schicht.
Diese Schichten sind etwa 0,1 – 0,2 mm dick, sodass die mit dieser Technologie hergestellten Prototypen maßhaltig und detailliert sind und eine glatte Oberfläche haben, ideal für visuelles Prototyping.
Der Nachteil der Technologie besteht darin, dass der Prozess möglicherweise Stützstrukturen erfordert, die visuelle Spuren auf den SLA-Komponenten hinterlassen können, und mit Stereolithographie gedruckte Modelle sind für mechanisch anspruchsvolle Tests meist nicht geeignet.
Im 3D-Druck entwickeln sich nicht nur immer neuere und bessere Software, sondern auch Hardware und verwendbare Rohstoffe. Mit dem entsprechenden technischen Hintergrund ist es heute sogar möglich, flexible Materialien wie Silikon zu bedrucken.
Der größte Vorteil der Technologie liegt in ihrer geometrischen Vielfalt, d.h. nahezu jede beliebige Form lässt sich im 3D-Druck erzeugen. Darüber hinaus sind die Verfügbarkeitszeit und die Kosten im Vergleich zum Spritzguss-Prototyping nahezu vernachlässigbar.
Der Nachteil der Technologie besteht darin, dass die Oberflächenqualität des bedruckten Materials schlecht ist, die Schichten sichtbar sind und daher relativ viele Nacharbeiten wie Schleifen erforderlich sind. Ähnlich wie bei der Stereolithographie kann es erforderlich sein, eine Stützstruktur um das Produkt herum zu drucken. Außerdem kann die Strukturfestigkeit des Produkts durch die Druckrichtung verändert werden.
Herstellung eines RTV-Silikon-Prototyps
Wir bei SIC glauben an die Wichtigkeit von ordnungsgemäßem Prototyping, weshalb Prototyping und Tests Teil all unserer Produktplanung– und -entwicklungsprozesse sind. In jedem Fall stellen wir den Prototypen mit dem für das Endprodukt am besten geeigneten Verfahren her, sodass die Qualität des Endprodukts fast der Qualität des Prototyps entspricht, wodurch wir die Zuverlässigkeit für unsere Kunden gewährleisten.
