Die vorliegende Arbeit beleuchtet das Thema Rapid Prototyping. Dabei wird zunächst die Relevanz von Prototypen im Entwicklungsprozess beleuchtet. Im nächsten Kapitel folgt der eigentliche Kern. Das Rapid Prototyping wird definiert sowie die Verfahren vorgestellt. Speziell das FDM-Verfahren wird auf ein denkbares komplexes System beispielhaft angewendet. Auch die Softwareseite wird in diesem Kapitel betrachtet sowie die Wiederverwendbarkeit erörtert.
"From the scratch“ zum Endprodukt. So laufen viele Entwicklungsprozesse ab. Dass dabei Fehler teuer werden können, lässt sich nicht schwer erahnen. Produkte wer-den immer komplexer und die Time-to-Market immer kürzer. Um dabei wettbewerbsfähig zu bleiben, bedarf es einer effizienten Entwicklung. Bereits seit geraumer Zeit ist der Einsatz von Prototypen gängig. Durch diese "letzte Kontrolle" wird vor der Serienfertigung sichergestellt, dass alle Planungsparameter korrekt berücksichtigt wurden.
Die Erstellung dieser Prototypen nimmt dabei eine zentrale Rolle ein. Durch die frühe Visualisierung kann eine Konkretisierung der entwickelten Teile vollzogen werden. Dabei ist zu beachten, dass alle Beteiligten und Entscheider ausreichend involviert sind. Die zur Verfügung stehenden Verfahren des Rapid Prototypings sind vielfältig und entsprechend der individuellen Bedürfnissituation anzuwenden.
Auf einen Blick
- Note: 1,9
- FDM-Anwendungsbeispiel zur Konzeption einer Schiffsschraube
- Modellbasierte Entwicklung von Steuer- und Regelalgorithmen mit Matlab und Simulink
- 15 Quellen im Literaturverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Prototypen in der Produktentwicklung
2.1 Produktentwicklungsprozess
2.2 Bedeutung von Modellen und Prototypen
3 Was ist Rapid Prototyping?
3.1 Verfahren und Beispiel
3.2 Rapid Prototyping mit Matlab Simulink
4 Zusammenfassung und kritische Würdigung
Zielsetzung und Themen
Die Arbeit erläutert die Rolle von Prototypen in der Produktentwicklung und untersucht, was Rapid Prototyping ausmacht und wie seine Verfahren eingesetzt werden können. Dabei betrachtet sie auch ein Anwendungsbeispiel und die Unterstützung durch Matlab Simulink.
- Phasen des Produktentwicklungsprozesses
- Bedeutung und Einsatz von Modellen und Prototypen
- Verfahren zur schnellen Prototypenfertigung
- FDM am Beispiel einer Schiffsschraube
- Modellbasierte Entwicklung mit Matlab Simulink
Auszug aus dem Buch
Fused Deposition Modeling
Das Fused Deposition Modeling (FDM) agiert entgegen der Stereolithographie aufbauend. Dabei wird ein Kunststoff- oder Wachsdraht durch eine erhitzbare Düse getrieben, welche fahrbar bzw. bewegbar ist (siehe Abbildung 2). Das Material wird nun geschmolzen und mittels eines Plotter-Mechanismus auf dem Werkstückträger aufgetragen. Nach Austritt aus der Düse erstarrt das Schmelzmaterial und verfestigt sich unverzüglich. Der Werkstückträger wird anschließend um den Betrag der Schichtdicke abgesenkt und der Prozess wiederholt sich. Dabei ist das FDM-Verfahren das einzige Rapid-Prototyping-Verfahren, dass es dem Anwender ermöglicht, die Maschinensteuerung direkt und manuell durchzuführen. Besonders die einfache Handhabbarkeit der Maschine und der Materialien zeichnen das FDM-Verfahren aus. Auch hilft die Vielfalt der zur Verfügung stehenden Schmelzmaterialien ein breites Spektrum an Anwendungen abzudecken.
Beim FDM wird aus verfahrungstechnischer Perspektive Kunststoff geschmolzen und generierend verwendet. Wie bei vielen anderen Verfahren kommt es beim FDM besonders auf ein digitales 3D-Modell an. Diese erfordern in der Regel spezielle Software, wie weiter unten noch ausgeführt wird. Beim Abfahren des in Schichten geteilten 3D-Modells und Auftrag des Thermoplasts, entsteht das eigentliche Werkstück. Durch eine günstige Zeit- und Kostenaufwendungen eignet sich das FDM besonders beim Erstellen von frühen Prototypen. Dennoch geht mit diesem Verfahren eine gewisse Ungenauigkeit einher. Ein gutes Beispiel für die Anwendung des FDM für Rapid Prototyping liegt in der Konzeption einer Schiffsschraube. Bevor ein Schiff vom Stapel läuft bzw. konstruktionsbereit ist, läuft eine intensive Planungs- und Modellierungsphase ab. Das Modell wird nicht nur digital, sondern Teile davon auch analog erstellt. Am Exempel des Bauteils Schiffsschraube werden die o. g. Vorzüge des FDM deutlich. Ein erstelltes Bauteil kann direkt im Modell verbaut und getestet werden. Änderungen werden schnell und effizient im FDM-3D-Drucker generiert. Dadurch werden Zeit- und Kostenkonten nur geringfügig belastet.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Einleitung ordnet Prototypen in die Entwicklung zunehmend komplexer Produkte ein und stellt den Aufbau der Arbeit vor.
2 Prototypen in der Produktentwicklung: Das Kapitel beschreibt die Phasen der Produktentwicklung und erläutert, welche Funktionen Modelle und Prototypen dabei übernehmen.
3 Was ist Rapid Prototyping?: Das Kapitel definiert Rapid Prototyping und stellt verschiedene Fertigungsverfahren sowie ein FDM-Anwendungsbeispiel vor. Darüber hinaus skizziert es die modellbasierte Entwicklung mit Matlab Simulink.
4 Zusammenfassung und kritische Würdigung: Das Schlusskapitel bündelt die behandelten Aspekte und würdigt Prototypenfertigung und unterstützende Software im Zusammenhang mit der Produktentwicklung.
Schlüsselwörter
Rapid Prototyping, Produktentwicklung, Prototypen, Modelle, Produktentwicklungsprozess, Stereolithographie, Fused Deposition Modeling, Schichtmodellverfahren, selektives Lasersintern, 3D-Druck, Schiffsschraube, Matlab Simulink, modellbasierte Entwicklung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit?
Die Arbeit behandelt Rapid Prototyping und die Bedeutung von Prototypen für die Produktentwicklung.
Welche Themenfelder stehen im Mittelpunkt?
Im Mittelpunkt stehen Entwicklungsphasen, Modelle und Prototypen, Verfahren der schnellen Prototypenfertigung sowie die Unterstützung durch Matlab Simulink.
Welches Ziel verfolgt die Arbeit?
Sie möchte Rapid Prototyping erläutern, seine Verfahren vorstellen und deren Anwendung anhand eines Beispiels sowie die Rolle unterstützender Software betrachten.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit wertet Fachliteratur und weitere Quellen aus und erläutert die Verfahren anhand eines beispielhaften Anwendungsfalls.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil beschreibt den Produktentwicklungsprozess, die Bedeutung von Modellen und Prototypen sowie verschiedene Rapid-Prototyping-Verfahren und Matlab Simulink.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Zu den zentralen Begriffen gehören Rapid Prototyping, Produktentwicklung, Prototypen, FDM, Stereolithographie, 3D-Druck und Matlab Simulink.
Welche Fertigungsverfahren werden vorgestellt?
Behandelt werden Stereolithographie, Fused Deposition Modeling, Laminated Object Modelling, selektives Lasersintern und 3D-Druck.
Welches Beispiel veranschaulicht das FDM-Verfahren?
Die Arbeit beschreibt die Konzeption einer Schiffsschraube als Beispiel für den Einsatz von FDM bei der Prototypenfertigung.
Welche Rolle spielt Matlab Simulink?
Matlab Simulink wird im Zusammenhang mit der modellbasierten Entwicklung von Steuer- und Regelalgorithmen und der Wiederverwendung von Funktionsblöcken betrachtet.
- Quote paper
- Martin Hardtke (Author), 2018, Rapid Prototyping mit Matlab Simulink, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/463349
