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.
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 & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht die Bedeutung von Rapid Prototyping im modernen Produktentwicklungsprozess, um durch frühe Visualisierung und effiziente Modellierung Fehler zu minimieren und die Time-to-Market zu verkürzen.
- Grundlagen des Produktentwicklungsprozesses
- Die strategische Bedeutung von Modellen und Prototypen
- Verfahren des Rapid Prototypings (u.a. Stereolithographie, FDM, LOM, SLS, 3D-Druck)
- Anwendungsbeispiele für Rapid Prototyping
- Softwaregestützte Entwicklung mit Matlab Simulink
Auszug aus dem Buch
3.1 Verfahren und Beispiel
Das Rapid Prototyping ermöglicht die direkte Umsetzung von Geometriedaten in Körpermodelle. Hierbei herrscht stets die Grundvoraussetzung der Existenz eines dreidimensionalen CAD-Modells des zu fertigenden Stückes. CAD-Systeme gestatten es dem Anwender Zeichnungen, Schema- und Werkzeugpläne zu erstellen. Diese Konstruktionsinformationssysteme gehen über reine konstruktive Berechnungen hinaus. Sie erweitern, wie oben bereits dargestellt, den Blick auf Vorteilhaf-tigkeit und Wirtschaftlichkeit. Generell können die verwendeten Verfahren hierbei unterteilt werden in 2D-Schichtdarstellungen und 3D-Volumendarstellungen. Im folgenden Verlauf werden einige spezifische Verfahren des Rapid Prototypings vorgestellt sowie deren Eigenschaften genannt.
Stereolithographische Verfahren
Hierbei wird ein flüssiges Photopolymerharz mittels UV-Bestrahlung in einer für das Material charakteristischen Wellenlänge ausgehärtet. Abbildung 1 zeigt die Funktionsweise der Stereolithographie. Mithilfe einer Software werden die Teile auf der Bauplattform positioniert. Die Maschine selbst beinhaltet einen mit Harz befüllten Tank sowie einen Laser und eine Rakel, um die überflüssigen Harzreste zu entfernen. Der Laser härtet nun das Harz, die Bauplattform senkt sich in Abhängigkeit des zu fertigenden Teils ab und die Rakel entfernt in dieser Ebene das nicht benötigte Harz. Der Vorgang wiederholt sich, bis das Bauteil fertig ist. Abschließend erfolgt die vollständige Aushärtung in einem UV-Ofen. Anwendung dieses Verfahrens findet man häufig bei detaillierten Bauteilen. Abhängig vom verwendeten Harz ist einer annähernd perfekten Transparenz des Werkstückes zu erzielen.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Problematik komplexer werdender Produktentwicklungen ein und erläutert die Rolle von Prototypen als Kontrollinstrument zur Sicherstellung der Serienreife.
2 Prototypen in der Produktentwicklung: Dieses Kapitel beleuchtet den allgemeinen Produktentwicklungsprozess und unterstreicht die Notwendigkeit von Modellen zur frühen Fehlererkennung und Kostenoptimierung.
3 Was ist Rapid Prototyping?: Hier werden der Begriff Prototyping definiert, verschiedene Fertigungsverfahren wie Stereolithographie und FDM detailliert vorgestellt sowie der Einsatz von Matlab Simulink für die modellbasierte Entwicklung erörtert.
4 Zusammenfassung und kritische Würdigung: Das Fazit fasst die Relevanz des Rapid Prototypings als Kommunikations- und Kontrollmittel zusammen und bewertet die Vorteile der beschleunigten Produktentwicklung.
Schlüsselwörter
Rapid Prototyping, Produktentwicklung, Prototyp, Matlab Simulink, Stereolithographie, FDM, Modellierung, Konstruktion, Fertigungsverfahren, Time-to-Market, 3D-Druck, Entwicklungsprozess, Innovation.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Methode des Rapid Prototypings und deren Beitrag zur Effizienzsteigerung in modernen Produktentwicklungsprozessen.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Die zentralen Felder umfassen den Produktentwicklungsprozess, die Definition von Prototypen, diverse Rapid-Prototyping-Verfahren und die softwaregestützte Modellentwicklung.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage der Arbeit?
Ziel ist es aufzuzeigen, wie Rapid Prototyping durch frühe Visualisierung und schnelle Modellbereitstellung zur Optimierung der Entwicklungskosten und Zeitpläne beiträgt.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit stützt sich auf eine Literaturanalyse sowie die prozesstechnische Untersuchung und methodische Gegenüberstellung gängiger Rapid-Prototyping-Verfahren.
Was wird im Hauptteil detailliert behandelt?
Der Hauptteil analysiert verschiedene Verfahren wie Stereolithographie, FDM, LOM und SLS sowie die Anwendung von Matlab Simulink in der Entwicklungsphase.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Rapid Prototyping, Produktentwicklung, Konstruktion, Modellierung und Fertigungsverfahren charakterisiert.
Wie unterscheidet sich das FDM-Verfahren von der Stereolithographie?
Während bei der Stereolithographie flüssiges Photopolymerharz mittels UV-Licht ausgehärtet wird, erfolgt beim FDM-Verfahren ein schichtweiser Aufbau durch das Schmelzen und Auftragen von Kunststoff- oder Wachsdraht.
Welchen Vorteil bietet Matlab Simulink im Kontext von Rapid Prototyping?
Matlab Simulink ermöglicht eine modellbasierte Entwicklung von Steuer- und Regelalgorithmen, was durch grafische Funktionsblöcke und Wiederverwendbarkeit Module die Entwicklungszeit und Kosten signifikant senkt.
- Arbeit zitieren
- Martin Hardtke (Autor:in), 2018, Rapid Prototyping mit Matlab Simulink, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/463349
