Mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technologie und dem zunehmend härteren Marktwettbewerb beschleunigen sich die Produktlebenszyklen. Die Verkürzung der Design- und Prototyping-Zyklen neuer Produkte bei gleichzeitiger Senkung der Entwicklungskosten ist für jeden Hersteller zu einer dringenden Herausforderung geworden.
In den letzten 30 Jahren hat sich die Computertechnologie in vielen Bereichen zu einem leistungsstarken Werkzeug entwickelt. Während computergestütztes Design (CAD) die Effizienz und Qualität des Designs deutlich verbessert,Prototyping kann nicht alle Herausforderungen im Herstellungsprozess bewältigen. Zwischen der Fertigstellung des Produktdesigns und der Massenproduktion müssen oft Prototypen hergestellt werden, um das Design frühzeitig zu validieren und zu verfeinern – eine zeit- und arbeitsintensive Aufgabe, die zu einem erheblichen Engpass geworden ist.
Die Rapid-Prototyping-Technologie, die dreidimensionale Objekte direkt aus Computermodellen generiert, ist als Reaktion auf die wachsenden Anforderungen moderner Konstruktion und Fertigung entstanden. Diese interdisziplinäre Technologie integriert Maschinenbau, Automatisierungstechnik, Lasertechnik, Informatik und Materialwissenschaften. In den letzten Jahren wurde sie mit bemerkenswertem Erfolg in Industriedesign, Fertigung, Architektur, Kunst, Medizin, Luft- und Raumfahrt, Archäologie und Filmproduktion eingesetzt. Zukünftig wird die intelligente Rapid-Prototyping-Technologie für Formen in Kombination mit künstlicher Intelligenzoptimierung und digitaler Zwillingsüberwachung den Wandel der Fertigungsindustrie weiter vorantreiben.
Digitalisierung und Personalisierung.
Es gibt verschiedene spezifische Verfahren für die Rapid-Prototyping-Technologie, deren Grundprinzipien jedoch immer gleich bleiben. Das Kernkonzept basiert auf der Materialadditionsfertigung. Ziel ist die schnelle (im Vergleich zur maschinellen Bearbeitung) Umwandlung eines 3D-CAD-Modells in einen physischen dreidimensionalen Prototypen aus realen Materialien. Der Prozess lässt sich in zwei Phasen unterteilen: Diskretisierung und Schichtung.
Zunächst wird ein 3D-CAD-Modell erstellt, entweder mithilfe eines CAD-Modellierungssystems oder durch die Messung der Abmessungen eines physischen Objekts und deren Umwandlung in ein digitales Modell. Die Modelldaten werden anschließend verarbeitet und entlang einer bestimmten Achse in planare Schichten diskretisiert. Anschließend verarbeitet und schichtweise ein spezielles CA-System (Prototyping-Maschine) das Formmaterial, bis der Prototyp fertiggestellt ist. Der Prozess ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
(Hinweis: Da Sie erwähnt haben, dass der Vorgang in der folgenden Abbildung dargestellt ist, habe ich einen Platzhalter für die Diagrammreferenz eingefügt. Wenn Sie eine bestimmte Abbildungsbezeichnung haben, können Sie diese entsprechend anpassen.)
Rapid Tooling (RT) ist eine Kombination aus Rapid Prototyping (RP) und Formenbautechnologie und zielt darauf ab, den Formenentwicklungszyklus zu verkürzen, Kosten zu senken und die Flexibilität zu erhöhen. Die Rapid-Prototyping-Technologie von Formen verkürzt den Formenentwicklungszyklus erheblich und eignet sich besonders für kleine Chargen, komplexe Strukturen und schnelle Probeproduktionsszenarien.
Die Technologie des Rapid Prototyping von Formen rekonstruiert den traditionellen Formenbau mit digitalen Mitteln und bietet erhebliche Vorteile im Bereich der agilen Fertigung und personalisierten Anpassung. Als zentrales Innovationsmittel der modernen Fertigungsindustrie gestaltet die Technologie des Rapid Prototyping von Formen den traditionellen Formenentwicklungsprozess mit ihren Eigenschaften wie hoher Geschwindigkeit, niedrigen Kosten und hoher Flexibilität neu. Diese Technologie kann die Formenherstellung, die mit herkömmlichen Verfahren Wochen dauern würde, in Stunden bis Tagen abschließen, durch direkten Schnellformenbau (wie Metall-3D-Druck) oder indirekten Schnellformenbau (wie Silikonformdrehen). Sie eignet sich besonders für die Probeproduktion kleiner Chargen, komplexe Formen mit konturnaher Kühlung und schnelle Produktiterationen. Mit der Entwicklung von Hochleistungsmetallpulver und gemischten Fertigungstechnologien durchbricht die Technologie des Rapid Prototyping von Formen die Grenzen von Lebensdauer und Präzision und verwirklicht das agile Fertigungsmodell von "design is production" in den Bereichen Automobil, Elektronik und Medizintechnik. In Zukunft wird die intelligente Rapid-Prototyping-Fertigungstechnologie für Formen in Kombination mit der Optimierung durch künstliche Intelligenz und der Überwachung digitaler Zwillinge die Transformation der Fertigungsindustrie in Richtung Digitalisierung und Personalisierung weiter vorantreiben.
