RAPID PROTOTYPING
Inhaltsverzeichnis
Daniel Wilhelm
Ihr 3D-Messtechnik Spezialist für taktile Messtechnik.
RAPID PROTOTYPING –
HAPTISCH ERFAHREN, WIE ES WERDEN SOLL
Wer etwas Neues bauen will, brauchte bis vor Kurzem dafür vor allem viel Vorstellungskraft. Wenn die Idee beim Erfinder reift, ist sie nur für ihn sichtbar.
Sobald es aber darum geht, das geplante Ergebnis anderen zu präsentieren, wird es schwierig. Lange Zeit standen dafür entweder nur schnelle Handskizzen oder teuer hergestellte Tonmodelle zur Verfügung.
Beide Ansätze ließen stets die Präzision vermitteln, die für das vollständige Verstehen einer Idee notwendig ist. Hier gab es bis vor wenigen Jahren nur Fachzeichnungen. Diese sind jedoch ihrerseits nur beschränkt für eine interdisziplinäre Kommunikation verwendbar.
Es ist nur Ingenieuren und Fachzeichnern vorbehalten, aus einer technischen Zeichnung auf das fertige Produkt zu schließen. Ein Controller oder Marketing-Fachmann ist mit der Interpretation von Strichzeichnungen samt Bemaßungen, Oberflächenangaben und Toleranzen überfordert.
Doch wo ein Bedarf ist, lässt eine Lösung nicht lange auf sich warten. Das Rapid Prototyping ist genau aus diesem Ansatz heraus entstanden.
Fast unbezahlbare Anfänge
Die Vorstellung eines neuen Automodells war in früheren Zeiten immer eine intensive Berichterstattung wert. Aufnahmen von den ersten Ton- und Blechmodellen gehörten immer mit dazu.
Jedoch waren diese traditionellen Verfahren alles andere als Rapid Prototyping und zudem waren sie unglaublich teuer. Doch dann kam 3D.
Ein riesiger Schritt im Rapid Prototyping waren die 3D Animationen. Endlich konnten visuell plastische Modelle des fertigen Projekts direkt aus der Fachzeichnung abgeleitet werden. Beliebiges Drehen und Zoomen machten es auch für den technikfernen Laien einigermaßen verständlich, was am Ende entstehen sollte. Doch die auf einen 2D Bildschirm projizierte 3D Grafik hatte ihre Grenzen.
Das Gefühl für den Maßstab war in der frei skalierbaren Grafik fast nicht mehr greifbar. Letzten Endes ist nur das wirklich haptische, fühlbare, greifbare dazu geeignet, einen validen Eindruck von den Musterbauteilen zu bekommen. Und da kommt beim Rapid Prototyping der 3D Druck ins Spiel.
Enorme Fortschritte
Die ersten 3D Drucker wurden zwar wie Wundermaschinen bestaunt. Ihre Leistung war aber nach heutigen Maßstäben unzureichend. Raue Oberflächen, hohe Fehlerquote und langsame Druckprozesse machten diese revolutionäre neue Technik zu einem echten Geduldsspiel. Doch die 3D Drucker haben sich wie jede innovative Technologie enorm weiter entwickelt.
Die heute professionell eingesetzten Maschinen erlauben die Herstellung von Musterbauteilen, die sich kaum noch vom Serienprodukt unterscheiden lassen.
Darüber hinaus ist der 3D Druck längst über Kunststoff und Keramik hinaus gewachsen: Metalle, Glas, Beton und selbst Teigwaren lassen sich heute in exzellenter Qualität und den entsprechenden 3D-Daten zu nahezu vollwertigen Vormodellen verarbeiten.
Perfekt für das Rapid Prototyping
Das Rapid Prototyping hat durch das präzise, schnelle und 3D Printing erst den Reifegrad erreicht, den es wirklich braucht. Mit der richtigen 3D Geometrie wird das Herstellen von Prototypen und Musterbauteilen zu einem schnell anpassbaren Prozess.
Von der Idee zum haptischen Produkt innerhalb weniger Minuten – das ist es, wozu das moderne Rapid Prototyping heute imstande sein muss. Bereits während der Projektbesprechung die ersten Muster in Händen halten zu können ist mit einem leistungsstarken 3D Drucker keine Herausforderung mehr.
Der einzige limitierende Faktor ist nur noch das Generieren der für das 3D-Printing notwendigen 3D-Daten. Doch auch dafür gibt es innovative, schnelle und hochpräzise Lösungen.
Nicht nur heraus…
…sondern erst einmal in den Rechner hinein – so lässt sich der Prozess vom Rapid Prototyping und vom Gewinnen der 3D -Scan Daten umreißen. Das 3D Printing ist zwingend auf die validen 3D Daten angewiesen.
Erst wenn die 3D Geometrie stimmt, kann der Rechner mit dem 3D Drucker zu den fertigen Musterbauteilen ausleiten.
Das Herstellen der 3D Daten bleibt jedoch eine Aufgabe für Spezialisten. Letzten Endes ist es auch gut so – das Ausarbeiten eines funktionalen, belastbaren Endprodukts sollte nach wie vor in der Verantwortung der Ingenieure bleiben.
Liegt jedoch bereits eine Vorlage vor, kann mit Hilfe von innovativen Verfahren das Gewinnen der 3D Geometrie deutlich vereinfacht werden.
Scannen ist schneller als konstruieren
Parallel zu der Entwicklung der 3D Drucker wurden auch die Scanverfahren immer besser. Die 3D Geometrie eines vorhandenen Produktes zu ermitteln, ist heute mit verschiedenen Tracking-Verfahren möglich.
Konnten die 3D-Scan Datennoch vor wenigen Jahren nur durch langsame und teure Laser-Scans ermittelt werden. Die wenig benutzerfreundlichen Verfahren wurden inzwischen durch neue Ansätze ergänzt, die ihnen in Präzision in nichts nachstehen, dafür aber wesentlich schneller sind. Der Ansatz ist so einfach wie naheliegend – 3D-Scan Daten ermitteln durch Fotometrie.
Traditionelles Verfahren für das Rapid Prototyping neu entdeckt
Die Fotometrie ist ein uraltes Verfahren, um aus einfachen Fotos umfangreiche Messdaten zu gewinnen. Alles was man brauchte war ein perspektivisch korrektes Abbild und ein Referenzmaß. Schon konnten beliebig große Gebäude, Gebirge, Talverläufe oder andere große Objekte am Schreibtisch vermessen werden.
Dieser Ansatz findet sich heute in der Fotometrie wieder: Das für das Rapid Prototyping vorgesehene Objekt wird ganz einfach umseitig fotografiert. Die Software errechnet aus diesen 3D Scan Daten das fertige Modell samt der maximal präzisen 3D Geometrie. Das 3D Printing für das Rapid Prototyping ist damit binnen Sekunden herstellbar.
