Einleitung

1986 meldete der amerikanische Erfinder Charles (Chuck) Hull ein Patent für Stereolithographie (SLA) an. Die erste SLA-Maschine wurde 1987 entwickelt und markierte den Beginn dessen, was wir heute als 3D-Druck- oder Rapid-Prototyping-Technologie bezeichnen. Allerdings begann sich der 2000D-Druck erst Mitte der 3er Jahre großer Beliebtheit zu erfreuen.1 Um das Jahr 2010 begannen chinesische Unternehmen, diese Technologie zu nutzen und Rapid-Prototyping-Dienste auf industrieller Ebene anzubieten. Bis Ende 2023 wird die Marktgröße voraussichtlich 11 Milliarden US-Dollar überschreiten, was ein Zeichen für sein schnelles Wachstum und sein immenses Potenzial ist. Heute umfasst der Begriff „Rapid-Prototyping-Technologien“ nicht nur den 3D-Druck, sondern auch andere Techniken zur schnellen Erstellung von Prototypen aus Metall und Kunststoff.

Technologien in der chinesischen Prototyping-Industrie

Zu den typischen Rapid-Prototyping-Dienstleistungen, die von einem Prototyping-Unternehmen in China angeboten werden, gehören CNC-Bearbeitung, 3D-Druck, Urethanguss (Vakuumguss) und Rapid Tooling (schnelle Formenherstellung).

CNC-VERARBEITUNG

Rapid-Prototyping-Unternehmen in China nutzen die CNC-Bearbeitung als entscheidendes Werkzeug. Dazu gehören sowohl traditionelle CNC-Maschinen als auch spezialisierte Prototyping-Maschinen. Ein bemerkenswertes Beispiel ist die CNC-Fräsmaschine für die Herstellung von Kunststoff-Prototypen, die speziell für die Erstellung von Kunststoff-Prototypen entwickelt wurde.

Im Gegensatz zu ihren teureren Gegenstücken mit automatischen Werkzeugmagazinen verfügt diese Maschine über einen einzigen Werkzeughalter. Die manuelle Werkzeugwechselfunktion macht das Prototyping einzelner Einheiten wirtschaftlicher. Da es in erster Linie für die Herstellung von Kunststoff-Prototypen konzipiert ist, ist für hartes Schneiden keine hohe Leistung erforderlich.

Die Maschine verwendet kostengünstige Servomotoren oder teilweise Schrittmotoren. Es ist darauf ausgelegt, eine Toleranz von +/- 0.05 mm zu erreichen, was für die meisten Kunststoffprototypen ausreicht.

Es gibt auch andere Arten von CNC-Maschinen, die für spezielle Prototyping-Aufgaben konzipiert sind. Diese Spezialmaschinen reduzieren die Prototyping-Kosten erheblich und machen sie zu einer effizienten Lösung für verschiedene Prototyping-Anforderungen.

 

3D Printing

Stereolithographie (SLA) ist ohne Frage die am weitesten verbreitete 3D-Drucktechnologie in Chinas Prototyping-Industrie. Es ist jedoch nicht die einzige verfügbare Methode. Verschiedene andere Techniken, darunter Selective Laser Sintering (SLS), Selective Laser Melting (SLM), Multi Jet Fusion (MJF), Fused Deposition Modeling (FDM) und Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM), werden ebenfalls von verschiedenen Prototyping-Unternehmen eingesetzt China.

Im Fall von SLA ist es nicht ungewöhnlich, dass ein Prototyping-Unternehmen Dutzende von SLA-Maschinen unterschiedlicher Größe unterhält. Aufgrund der großen Größe der chinesischen Industrie ist es effizient, die Kapazität dieser Maschinen zu maximieren und sie oft Tag und Nacht ununterbrochen laufen zu lassen. Diese unglaubliche Effizienz führt zu beeindruckenden Durchlaufzeiten, wobei die typische Vorlaufzeit für SLA in China nur einen Tag beträgt.

Solche schnellen Produktionskapazitäten, gepaart mit einer breiten Palette verfügbarer Technologien, unterstreichen Chinas Position als globaler Marktführer in der Prototyping-Industrie.

Urethanguss

Bei diesem Verfahren werden Polyurethanharze, Härter und Zusatzstoffe in eine Form, meist aus Silikon, gegossen oder eingespritzt. Urethanguss ist eine effektive Möglichkeit, die Lücke vom Prototyp zur Massenproduktion zu schließen und hochwertige Kunststoffgussteile in kleinen bis mittleren Stückzahlen anzubieten. Es wird auch Vakuumgießen genannt, da der Prozess oft unter Vakuum stattfindet.

Es ist jedoch zu beachten, dass Urethanguss arbeitsintensiv ist. Von der Herstellung der Silikonform bis hin zu den Nachbearbeitungsschritten erfordert fast jeder Schritt Handarbeit. Dieser Faktor könnte die Kosten in Regionen mit hohen Arbeitsquoten erhöhen.

Doch in Ländern wie China, wo die Arbeitskosten relativ niedrig sind, entwickelt sich Urethanguss zu einer kostengünstigen Prototyping-Technologie. Somit spielt die Standortökonomie eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Machbarkeit und Effizienz dieser Herstellungsmethode.

Rapid Tooling (Schnelle Formenherstellung)

Raid Tooling oder Rapid Mold Manufacturing bedeutet einfach, Spritzgussformen schneller und kostengünstiger als herkömmliche Formen herzustellen. Der Nachteil sind kürzere Werkzeuglebenszyklen. Die Lebenszyklen herkömmlicher Formen betragen 300 bis 1 Minute, während die Lebenszyklen schneller Formen einige tausend bis 30 betragen. Der schnelle Werkzeugbau in China nutzt den großindustriellen Charakter des Landes. Zwei Schlüsselelemente bestimmen die Geschwindigkeit und Effizienz des „Rapid Tooling“.

1. Recycling von Formen: In China werden unzählige Formen hergestellt, verwendet und recycelt. Es ist nicht verwunderlich, dass ein Markt für den Handel mit gebrauchten oder veralteten Formen entstanden ist. Für diejenigen, die erschwingliche Formen benötigen und nicht zahlreiche Einspritzrunden benötigen, sind diese recycelten Formrahmen eine kostengünstige Lösung.

2. Spezialisierung: Die schiere Menge an Formen, die in China täglich hergestellt werden, hat zu einer expansiven Formenbauindustrie geführt. Diese Skala ermöglicht eine Spezialisierung, wobei sich Unternehmen auf nahezu jedes Zubehör konzentrieren. Beispielsweise muss ein Formenbauer kein Material mehr kaufen, es auf die richtige Größe verarbeiten und den Formkern herstellen. Sie müssen dem Lieferanten lediglich die Größen-, Härte- und Materialspezifikationen mitteilen. Innerhalb eines Tages wird der Formkern geliefert. Diese hochspezialisierte und hochentwickelte Lieferkette ermöglicht das „Schnelle“ im „Rapid Tooling“.

Eine weitere wirksame Strategie beim Rapid Tooling ist die Verwendung von relativ weiche Materialien für Formkerne. Die Wahl des Materials richtet sich nach der erforderlichen Lebensdauer der Form.

Wenn die Form beispielsweise nur für ein paar tausend Schüsse benötigt wird, kann für den Formkern eine Aluminiumlegierung verwendet werden. Sind jedoch rund 30,000 Schuss erforderlich, wird ungehärteter Stahl als Formkern bevorzugt.

Der Grund dafür liegt im Bearbeitungsprozess. Die schnellere und kostengünstigere CNC-Bearbeitung ist mit gehärteten Stählen nicht kompatibel. In solchen Fällen muss die elektrische Entladungsbearbeitung (EDM) eingesetzt werden, was ein zeitaufwändigerer und kostspieligerer Prozess ist.

Umgekehrt kann die CNC-Bearbeitung problemlos ungehärteten Stahl und Aluminiumlegierungen verarbeiten. Die CNC-Bearbeitung eines Formkerns kann nur wenige Stunden dauern, verglichen mit den Tagen, die für die Erodiermaschine erforderlich sind. Daher kann die Verwendung weicherer Metalle die Kosten erheblich senken und den Formenbauprozess beschleunigen.

Rapid Prototyping-Technologien: Anwendung und Nutzung

Jede Rapid-Prototyping-Technologie hat ihre einzigartigen Stärken und ist für bestimmte Anwendungen geeignet. Hier finden Sie eine allgemeine Anleitung dazu, wann und wo die einzelnen Technologien anzuwenden sind:

1. CNC-VERARBEITUNG: Diese Methode eignet sich ideal zum Erstellen von Prototypen, die hohe Präzision, komplizierte Merkmale oder bestimmte Materialien erfordern, die nicht in 3D gedruckt werden können. Es wird häufig in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Medizintechnik eingesetzt.

2. 3D Printing: Aufgrund der kurzen Bearbeitungszeit eignet es sich am besten für komplexe geometrische Designs, Kleinserienproduktionen und Projekte mit engen Fristen. Es wird häufig in den Bereichen Produktdesign, Architektur und Bildung eingesetzt.

3. Urethanguss (Vakuumguss): Dieses Verfahren eignet sich zur Herstellung kleiner bis mittlerer Mengen funktioneller Kunststoffteile. Es wird normalerweise verwendet, wenn Teile bestimmte Materialeigenschaften wie Farbe, Textur oder Flexibilität erfordern, die beim 3D-Druck oder bei der CNC-Bearbeitung nicht verfügbar sind.

4. Rapid Tooling (Schnelle Formenherstellung): Dies ist von Vorteil, wenn Sie eine große Anzahl von Teilen schnell produzieren müssen, insbesondere zum Testen der Marktreaktion oder für die Produktion kleinerer Auflagen. Es wird häufig in der Konsumgüterindustrie, im Automobilsektor und bei medizinischen Geräten eingesetzt.

Es ist wichtig zu beachten, dass es sich hierbei um allgemeine Richtlinien handelt und die Wahl der Rapid-Prototyping-Technologien von verschiedenen Faktoren wie Projektanforderungen, Budget, Zeitrahmen und Materialeigenschaften abhängt.

Die Vorteile des Rapid Prototyping in China: Ein detaillierter Blick

Chinas Rapid-Prototyping-Technologien haben die Fertigungsindustrie revolutioniert und bieten mehrere entscheidende Vorteile, die sie zu einer attraktiven Wahl für Unternehmen weltweit machen.

Kostengünstig

Einer der Hauptvorteile des Rapid Prototyping in China ist seine Kosteneffizienz. Die geringeren Arbeits- und Materialkosten gepaart mit effizienten Produktionsmethoden ermöglichen es chinesischen Herstellern, wettbewerbsfähige Preise anzubieten. Diese Erschwinglichkeit geht über das einfache Rapid Prototyping hinaus und umfasst auch Dienstleistungen wie Oberflächenbehandlung und Wärmebehandlung, was zu geringeren Gesamtkosten für den Kunden beiträgt.

Schnelligkeit

Chinesische Hersteller legen Wert auf Rapid Prototyping, was es ihnen ermöglicht, Produkte schneller zu liefern und die Markteinführungszeit zu verkürzen. Diese Geschwindigkeit wird durch eine umfassende industrielle Supportkette ermöglicht, die optimierte Prozesse vom Entwurf bis zur Lieferung gewährleistet. Ganz gleich, ob Sie einen einzelnen Prototyp oder eine große Charge benötigen, Chinas Rapid-Prototyping-Sektor kann Ihre Anforderungen umgehend erfüllen.

Zuverlässigkeit

Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist die Zuverlässigkeit chinesischer Prototypen. Fortschrittliche Technologien, strenge Qualitätskontrollmaßnahmen und die Verpflichtung zur Präzision stellen sicher, dass die Prototypen stets hohen Standards entsprechen. Die Prototypen können für Funktionstests und Validierungen und sogar als Marketinginstrument zur Präsentation der Produktfunktionen und -vorteile verwendet werden.

Vielseitigkeit und Kapazität

Von kleinen Start-ups bis hin zu großen Unternehmen können Unternehmen jeder Größe von Chinas Rapid-Prototyping-Diensten profitieren. Die Branche bietet eine breite Palette an Dienstleistungen an, die auf unterschiedliche Unternehmensgrößen zugeschnitten sind und sicherstellen, dass alle Kunden, unabhängig von ihrer Größe, die Unterstützung erhalten, die sie benötigen.

Darüber hinaus verfügt Chinas Prototyping-Industrie über eine enorme Gesamtkapazität. Mit einer Vielzahl von Herstellern und einem fortschrittlichen Maschinenpark können sie Großprojekte abwickeln, ohne Kompromisse bei Geschwindigkeit oder Qualität einzugehen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Prototyping in China eine überzeugende Mischung aus Erschwinglichkeit, Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit, Vielseitigkeit und Kapazität bietet. Diese Vorteile machen das Unternehmen zu einem herausragenden Akteur in der globalen Fertigungslandschaft und bieten Unternehmen eine effiziente und kostengünstige Lösung für ihre Prototyping-Anforderungen.

CapableMachining.com: Führend bei Prototyping-Lösungen

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Wir nutzen eine Reihe von Techniken, darunter 3D-Druck, Urethanguss, CNC-Bearbeitung, Rapid Tooling, Spritzguss und Blechfertigung, um unsere Prototyping-Prozesse zu rationalisieren und Fertigungsdienstleistungen für kleine Stückzahlen zu optimieren.

Der Vorteil von CapableMachining.com

Eine der größten Herausforderungen beim Rapid Prototyping ist die effektive Kommunikation. Die Sprachbarriere macht es oft schwierig, in China Prototypenhersteller zu finden, die sich sowohl durch technisches Fachwissen als auch durch Sprachkenntnisse auszeichnen. In den meisten Fällen trifft man auf Kundendienstmitarbeiter, denen es entweder an technischen Kenntnissen mangelt oder die Schwierigkeiten mit den Sprachkenntnissen haben. Dies kann zu Missverständnissen bei technischen Fragen führen. Bei CapableMachining haben wir diese Lücke jedoch geschlossen. Unser Team besteht aus Einzelpersonen, die es sind Sie beherrschen nicht nur die Sprache, sondern verfügen auch über fundierte Kenntnisse im Ingenieurwesen. Diese einzigartige Kombination ermöglicht es uns, schnellere und hochwertigere Prototypen zu liefern und die besten Rapid-Prototyping-Services anzubieten.

Kundenzufriedenheit

Kunden, mit denen wir zusammengearbeitet haben CapableMachining.com zeugen von der Professionalität, dem Fachwissen und dem Engagement des Unternehmens, qualitativ hochwertige Prototypen innerhalb vereinbarter Fristen zu liefern. Sie schätzen den proaktiven Ansatz des Unternehmens bei der Identifizierung und Lösung von Problemen sowie unsere Fähigkeit, kostengünstige Lösungen ohne Kompromisse bei der Qualität zu liefern.

Schlussfolgerung

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