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Rapid Product Development - erlaubtes "Doping" im Innovationswettlauf

20.09.1999 - (idw) Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V.

Aktuelle Trends auf der MATERIALICA 1999
Sonderschau "Rapid World"
Wer im internationalen Wettbewerb erfolgreich bestehen will, muß Produktinnovationen schneller als die Mitbewerber auf den Markt bringen. Die Folge ist, daß sich die Anforderungen im Bereich der Produkt- und Designentwicklung aufgrund des internationalen Wettbewerbsdrucks in den letzten Jahren drastisch geändert haben. In nahezu allen Bereichen der Wirtschaft - angefangen von den Haushaltswaren- bis hin zur High-Tech-Industrie - stehen die Entwicklungszeiten für neue Produkte quasi vor dem freien Fall.

Der Generalschlüssel für den raschen Marktauftritt ist das Rapid Product Development. Es beinhaltet inzwischen eine ganze Kette von Produktionsabläufen, die nicht nur das "klassische" Rapid Prototyping, sondern auch die Bereiche Moldmaking und Tooling umfassen. Damit nicht genug sind mittlerweile auch angrenzende Bereiche, etwa die Entwicklung geeigneter Designsoftware oder die Suche nach neuen Materialien, in den Fokus des Rapid Product Development gerückt. Aus diesem Grund wird auf der von der Messe München GmbH vom 27. - 30. September veranstalteten MATERIALICA 1999, der 2. Internationalen Fachmesse für innovative Werkstoffe, Verfahren und Anwendungen, erstmals eine Sonderschau "Rapid World" zum Thema "Rapid Product Development" stattfinden.

Das Grundprinzip des Rapid Prototyping ist etwa seit den späten 50er Jahren bekannt. Es basiert auf der Idee, beliebige Geometrien ähnlich wie Landschaftsmodelle in Schichten zu zerlegen und wieder aufeinanderzutürmen. In Ermangelung geeigneter Computer- und Lasertechniken blieb der technische Nutzen jedoch versagt. Die Situation änderte sich schlagartig, als vor rund zehn Jahren der Amerikaner Chuck Hull eine Pionierbrücke zwischen den damals verfügbaren PC- und Lasertechniken schlug und daraus ein generatives Schichtenbauverfahren entwickelte.

In Deutschland hatte Norbert Mucheyer, Geschäftsführer der Firma Mucheyer Engineering in Schongau, eine der ersten verfügbaren Anlagen erworben. Bald schon stellte sich jedoch heraus, daß die aus den USA gelieferten Geräte mit den Wünschen der Entwickler in der Industrie nicht ohne weiteres kompatibel waren. Mit Studenten, die damals unter dem Dach des Schongauer Jungunternehmens ihre Diplomarbeiten anfertigten, entstanden die ersten Präzisionssysteme europäischen Zuschnitts. Schon in der Gründerphase hatte das Unternehmen für Schlagzeilen gesorgt. "Mit einem originalgetreuen Duroplastmodell des Schädels der Similaun-Eisleiche - gemeinhin als Ötzi bekannt," erinnert sich Norbert Mucheyer. Auftraggeber war ein Institut in Innsbruck.

Heute kommt das Rapid Prototyping bereits in Bereichen zum Einsatz, die noch vor wenigen Jahren utopisch anmuteten. Waren es ursprünglich ausschließlich Duroplastmodelle, so werden von den Entwicklern in der Industrie heute zunehmend Modelle aus Originalwerkstoffen gefordert. Die Kernfrage der mit dem "Rapid Product Development" befaßten Unternehmen lautet daher, wie sich der Spagat zwischen schneller und zugleich präziser Anfertigung nehmen läßt. Denn: Aufgrund physikalischer Gesetzmäßigkeiten verringern metallische Schmelzen ihr Volumen während des Durchlaufens ihres Erstarrungsintervalls um mehrere Prozentpunkte. Je größer dieses Erstarrungsintervall ist - also die Temperaturdifferenz zwischen flüssiger und fester Phase - um so größer wird die Wahrscheinlichkeit, daß Anteile dieses Volumendefizits im Inneren des Gußteils eingebaut werden und dessen Qualität mindern.

Das Anfertigen sowohl von Kunststoff- als auch Aluminiumabgüssen gehört zum Know-how der Gräfelfinger VOXEL Rapid Prototyping GmbH. Bei beiden Verfahren handelt es sich um Abformtechniken, bei denen die Stereolithographiemodelle als Urmodelle dienen. Dabei werden diese in Silikonblöcke vergossen, die nach dem Aufschneiden und Entfernen der Modelle als Gußformen dienen. Ein Vorteil der Voxel-Methode ist, daß das Verfahren kostengünstig ist und bereits in einem frühen Entwicklungsstadium eingesetzt werden kann. "Allerdings muß mit Schwund gerechnet werden, der nur geschätzt werden kann," räumt Hendrik Becker, Vertriebsleiter bei VOXEL, ein. In einer speziellen Nachbearbeitung hat man sich in Gräfelfing allerdings bereits ziemlich nah an das Wunschziel herangetastet. Becker: "Wir rechnen heute mit Genauigkeiten von einem Zehntelmillimeter."

Eine wichtige Hürde glaubt indessen die Tital - Titan-Aluminium-Feinguß GmbH in Bestwig genommen zu haben. Wie das Unternehmen berichtet, sind mit der Einführung des patentierten HERO-Verfahrens nunmehr die Voraussetzungen zur Einführung des Gußfaktors 1,0 erfüllt. Dieses Verfahren unterscheidet sich von den herkömmlichen Gießmethoden durch die Fähigkeit, die Erstarrung in Bauteilen computerunterstützt zu lenken. Hierbei werden in der Gießanlage die erwünschten Erstarrungsparameter des Gußteils in einen Prozeßrechner eingegeben und von diesen - quasi maßgeschneidert - in reproduzierbare Eigenschaften umgesetzt. Das Anwendungsgebiet für Tital-Feingußteile ist breit gestreut und erstreckt sich vom Golfschläger über künstliche Hüftgelenke bis hin zur Ausstattung des Airbus.

Eine Anlage für beliebige Metalle mit Schmelzpunkten bis 1200 Grad Celsius hat unter dem Dach der Mucheyer Engineering GmbH kürzlich Premiere gefeiert. "Unser Ziel ist es, in drei bis fünf Tagen originalgetreue 1:1 Metallgußteile herzustellen," erläutert Norbert Mucheyer. Der Schongauer Unternehmer rechnet damit, daß das neue Verfahren, welches eine Verarbeitung aller gängigen Aluminium-, Zink- und Kupferlegierungen, aber auch kritischer Werkstoffe wie Magnesium- und Beryllium-Legierungen erlaubt, Bewegung in den Markt bringen wird. Wegen des zur Zeit noch hohen manuellen Aufwands kosten Prototypen aus Metall rund das Zehnfache von dem, was für vergleichbare Duroplastmodelle aufgebracht werden muß.

Auch wenn Metallteile immer stärker gefragt und bald viel schneller und preiswerter zur Verfügung stehen werden, zeigt sich noch längst kein Ende der Kunststoff-Ära beim Rapid Product Development. Der breiten Verwendung des Werkstoffs entsprechend werden Plastikmodelle auch weiterhin gefragt sein, so die Prognose von Experten.

Zur MATERIALICA-Sonderschau "Rapid World" vom 27. - 30. September 1999 sind weiter auch die spezialisierten Engineering-Dienstleister Metrocad GmbH (Saarbrücken) mit neuen CAD-Programmen und -modellen für den Bereich Rapid Prototyping sowie janet, Gesellschaft für interaktive Medien mbH (München) mit hochentwickelten 3D-Konferenz, Dokumentations- und Visualisierungssystemen präsent.
So zeigt Metrocad beispielsweise ein Softwarepaket zur Erzeugung von CAD-Modellen vorhandener Meisterteile sowie zur Datenrückführung vom Musterteil zum CAD-Modell.
Janet präsentiert u.a. mit "netmarker" eine
3D-Conferencing-Anwendung zur weltweiten firmeninternen und -übergreifenden Kommunikation während des gesamten Entwicklungsprozesses und der industriellen Fabrikation innerhalb einer verteilten CAD-Umgebung.
Weiter sind auf der Sonderschau die Unternehmen HEK GmbH, Materialise, Steinbichler Optotechnik GmbH, M. Weihbrecht Lasertechnik GmbH und Carl Zeiss vertreten.

Mit der Sonderschau "Rapid World" bietet die MATERIALICA 1999 in Form von Fachvorträgen und auf rund 300 qm Ausstellungsfläche einen aktuellen Überblick über die verschiedensten Entwicklungs- und Fertigungsmöglichkeiten vom Design bis zur Serienproduktion, von Reverse Engineering bis Moldmaking and Tooling.

Ansprechpartner für die Presse:

Dr. Rudolf Huber

Pressereferat MATERIALICA
Tel. 089-949-20670
Fax 089-949-20679
Email: huberr@messe-muenchen.de
Internet: http://www.materialica.de
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