Rapid Prototyping - ein Überblick

An dieser Stelle folgt ein kurzer Überblick der einzelnen Verfahren. Weitere Informationen und die komplette Diplomarbeit auf CD erhalten sie unter: Petra@burmeisters.de

1 Stereolithographie (SL)

Bei diesem Verfahren wird flüssiges Kunststoff mittels eines UV-Lasers an den entsprechenden Stellen ausgehärtet. Als Material eignet sich nur photosensitives Material, welches gelblich ist. Nach dem eigentlichen Bauprozeß wird das Modell gereinigt und in einem Nachvernetzungsofen ausgehärtet. Schließlich müssen noch die Stützen entfernt und die Oberfläche nachbearbeitet werden. Der flüssige Kunststoff und das Reinigungsmittel sind umweltschädlich. Die Anlage muß in einem klimatisierten Raum stehen, um die gewünschte Genauigkeit auch realisieren zu können. Zudem ist der Nachbearbeitungsaufwand sehr hoch. Die Oberfläche muß teilweise mit sehr feinem Werkzeug und in Handarbeit nachbearbeitet werden. Allerdings ist es auch das genaueste Verfahren und eignet sich sehr gut für Fotomuster. In Verbindung mit dem Vakuumguß können auch sehr gute Funktionsmuster und höhere Stückzahlen in sehr kurzer Zeit entstehen.

2 Selektive Laser Sintern (SLS)

Bei diesem Verfahren wird ein Pulver mittels eines Laser an den entsprechenden Stellen geschmolzen. Dafür muß der Bauraum vorher auf eine Temperatur kurz unterhalb der Schmelztemperatur des Materials vorgeheizt werden. Bei diesem Verfahren sind keinerlei Stützen erforderlich, da sich das Modell im Pulverbett abstützt. Nach dem Bauprozeß kann das Modell entnommen und das restliches Pulver mit einem Pinsel entfernt werden. Weitere Nachbearbeitungen sind nicht notwendig. Das Pulver kann z.T. wiederverwendet werden, solange es mit einer gewissen Menge neuem Pulver aufgefrischt wird. Verbrauchtes Material kann problemlos entsorgt werden. Für Fotos eignen sich die Modelle nicht sehr gut, da die Oberfläche wie erodiert aussieht. Ein Nachbearbeiten, um z.B. eine glatte Oberfläche zu erhalten, ist sehr aufwendig, da bei diesem Material die Oberfläche beim Schleifen immer wieder aufreißt. Bei meiner Recherche habe ich kein Dienstleistungsunternehmen gefunden, welche solche Nachbearbeitungen anwendet. Zum Herstellen von Funktionsmodellen eignet sich diese Verfahren sehr gut, da es sehr schnell ist und die Modelle belastbar sind.

3 Fused Deposition Modeling (FDM)

Bei diesem Verfahren wird das drahtförmige Material in einer Düse geschmolzen und in Form von Strängen auf das Modell aufgetragen. Dadurch entsteht eine wulstförmige Oberfläche. Es können nur bestimmte Wandstärken (min. 0,6 mm) dargestellt werden. Nach dem eigentlichen Bauprozeß müssen die Stützen entfernt werden. Die Nachbearbeitung der Oberfläche für Fotomuster ist auch hier sehr schwierig. Um eine gute Oberflächenqualität zu erhalten, muß die Fläche mit Material aufgefüllt werden, weil reines Schleifen zu Löchern führen kann. Obwohl als Material ABS verwendet werden kann, unterscheiden sich die Modelleigenschaften aufgrund des Aufbaus doch erheblich von den Eigenschaften eines ge-spritzten Modells. Allgemein heißt es bei den Dienstleistungsunternehmen, daß es ein recht langsames Verfahren ist.

4 Laminated Object Modeling (LOM)

Bei diesem Verfahren werden z.B. Papierschichten, welche mit einem Klebstoff versehen sind, aufeinander laminiert. Dabei wird bei jeder Schicht der Umriß des Modells mittels eines Laser ausgeschnitten. Der große Vorteil liegt hier in den geringen Materialkosten sowie der problemlosen Entsorgung des Restmaterials über den Papiermüll. Allerdings sind die Nacharbeiten sehr aufwendig. Das überflüssige Material muß z.T. weggebrochen werden. Bei Hohlräumen muß das Material während des Prozesses entfernt werden, d.h. die Anlage muß gestoppt werden. Durch den Schichtenaufbau ist das Modell an den Kanten recht empfindlich gegen z.B. Stöße, da die Schichten dazu neigen auszufransen. Ein weiterer Nachteil ist das hohe Gewicht bei z.B. großvolumigen Bauteilen. Im Dienstleistungsbereich wird es eher selten angeboten und eignet sich mehr für Spezialfälle.

5 Vakuumguß (VG)

Um beides, also gute Anschauungsmodelle und gute Funktionsmodelle zu erhalten, bietet sich der Vakuumguß an. Es kann ein Modell von jedem Schichtverfahren als Vorlage benutzt werden. Da es allerdings sehr genau ist, wird meist ein Stereolithographiemodell dafür genommen. Hierbei wird nun das nachbearbeitete Stereolithographiemodell in eine Form gehängt. Diese Form wird mit Steigröhren und einem Einfüllrohr versehen und anschließend mit Silikon gefüllt. Man erhält dadurch eine Silikonform, mit der man 10 bis 50 Abgüsse aus Gießharz herstellen kann. Die gegossenen Modelle haben eine sehr gute Oberflächengüte, können in verschiedenen Farben (z.B. nach RAL) und mit verschiedenen Werkstoffeigen-schaften (von Gummi-ähnlich bis hin zu ABS-ähnlich) hergestellt werden.

6 Datenübersicht

Es werden nun in der folgenden Tabelle einige wichtige technische Daten der einzelnen Verfahren gegenübergestellt.