×

Rapid Prototyping Prototypen aus Silikon

Formteile aus dem 3D Drucker

  • keine aufwändige Herstellung
  • silikonähnliches Druckermaterial
  • flexible Prototypen
StartseiteFormteile/SpritzgussteileRapid Prototyping

Formteile aus dem 3D Drucker - Prototypen aus Silikon

  • KREMER – Gedrucktes Hohlkammerprofil und gedruckte Formecke
  • KREMER – Prototypen für Schutzkappen

Mit dem 3D-Druck-Verfahren lassen sich dreidimensionale Formteile schichtweise nach CAD-Datensätzen für Testzwecke herstellen. Während des Drucks der Formteile finden physikalische oder chemische Härtungsprozesse statt. Typischerweise verarbeiten wir für elastische Prototypen ein silikonähnliches Druckermaterial. KREMER kann flexible Prototypen aus einem silikonähnlichen Material in den Härtegraden 35 Shore A oder 65 Shore A drucken.

Die wahlweise aus einem der beiden unterschiedlich weichen Materialien hergestellten Prototypen sind der Funktionsweise einem werkzeuggebundenen Formteil aus Silikon, einer extrudiertem Silikonprofil oder einer Dichtung aus Silikon schon recht ähnlich.

Mit dem 3D Drucker können wir aber auch Prototypen von Profildichtungen bis zu einer Länge von 300mm herstellen.

Das aufwändige Herstellen von Spritzgießformen und Extrusionswerkzeugen entfällt; der 3D-Drucker erschafft das gewünschte Teil quasi aus dem Nichts.

Vorschaubild Video Dichtungen und Formteile für 3D-Druck

Exakte Daten von Prototypen und Serienprodukten durch den 3D-Laserscan

Sie brauchen Daten von einem Musterteil oder einem Werkzeug? Mit unserem 3D-Laserscanner können wir die Geometrie von uns zur Verfügung gestellten Musterteilen mithilfe gebündelter Lichtstrahlen digital erfassen. Nach dem Scan liegen die Daten des Produktes als STL-File vor. Diese können wir direkt an unseren 3D-Drucker für die Herstellung von gedruckten Prototypen übermittelt werden. Aus dem STL-Datensatz des Produktes lassen sich die CAD-Daten für den Bau des Serienwerkzeuges ableiten.

Weitere Prototypen-Verfahren

Selektives Lasersintern

Das Selektive Lasersintern (SLS) ist ein Verfahren, um räumliche Strukturen durch Sintern aus einem pulverförmigen Ausgangsstoff herzustellen.

Es ist ein generatives Schichtbauverfahren: Das Werkstück wird Schicht für Schicht aufgebaut. Durch die Wirkung der Laserstrahlen können so beliebige dreidimensionale Geometrien auch mit Hinterschneidungen erzeugt werden.

Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in der Verwendung von seriennahen Werkstoffen wie Polyamid, Polystyrol (PS) und Polypropylen (PP). Diese Werkstoffe lassen sich ihren Eigenschaften entsprechend in unterschiedlichste Entwicklungsprozesse einbinden.

Stereolithografie

Stereolithografie (abgekürzt STL oder SLA) ist ein technisches Prinzip des Rapid Prototypings und des Rapid-Manufacturings, in dem ein Werkstück durch frei im Raum materialisierende (Raster-)Punkte schichtenweise aufgebaut wird. Die Fertigung eines Teils oder mehrerer Teile gleichzeitig erfolgt üblicherweise vollautomatisch aus am Computer erstellten CAD-Daten.

Die Stereolithographie wurde kontinuierlich weiterentwickelt. Es stehen eine Vielzahl von Werkstoffen mit unterschiedlichsten Eigenschaftsprofilen zur Verfügung.

Für Anschauungsmuster mit einer hohen Anforderung an Detailwiedergabe und Oberflächenqualität ist die Stereolithographie (SLA) die erste Wahl.

Vakuumguss-Technik

Das Vakuumgießen ist eines der am weitest verbreiteten Verfahren zur schnellen und kostengünstigen Vervielfältigung von Urmodellen. Kleine bis mittelgroße Bauteile entstehen im „klassischen“ Vakuumguss. D. h., hier wird sowohl das Werkzeug als auch das Polyurethan evakuiert. Dies geschieht mit Hilfe einer Form aus Silikonkautschuk unter Nutzung einer Vakuumkammer zur Vermeidung von Lufteinschlüssen in Form und Werkstück. Die Gussform aus Silikon ermöglicht sehr viele, im Durchschnitt ca. 25 Abgüsse.

Die Vakuumguss-Technik setzen wir schwerpunktmäßig für das Vergießen von Polyurethan und Silikon ein.

Dank der sehr großen Auswahl und Verfügbarkeit von unterschiedlichsten Eigenschaftsprofilen der PU-Werkstoffe können nahezu alle Kunststoffteile sehr schnell in Form und Funktion getestet werden. Bei kleineren Stückzahlen sind diese Werkstoffe auch für Serienanwendungen eine Alternative zu Spritzgussteilen.

Silikon steht in vielen Shore-A-Härten zur Verfügung. Das so hergestellte Vakuumgussteil kann serienmäßig eingesetzt werden.

Alu-Werkzeuge für spritzgegossene Prototypen

Für die schnelle Fertigung von Prototypen und kleinen Serienmengen werkzeuggebundener Spritzgussteile und Formteile aus Kunststoff und Formteile aus TPE eignet sich die Aluminium-Werkzeug-Erstellung.

Um gerade bei der zeitlichen Umsetzung von der Konstruktion zum Versuchs- und Prototypenwerkzeug konstant kurze Durchlaufzeiten gewährleisten zu können, verfügen wir über mehr als 20 Stammformen. Die Projektdurchlaufzeit reduziert sich auf zwei bis sechs Wochen bis zur Vorstellung von Musterteilen. Die Zeit ist abhängig von der Komplexität des Produktes.

Auch die Realisierung von Mehrkomponententeilen und Teilen, die mittels Gas- oder Wasserinnendruck-Technik (GIT/WIT) gefertigt werden, sind mit Alu-Werkzeugen problemlos machbar. Mehr über Spritzgießwerkzeuge aus Aluminium.

Anfrage Prototypen

Verkauf nur an gewerbliche Kunden

Schritt 1
Erlaubte Dateitypen: pdf, jpg, dxf, stp, step, igs, tif, dwg, x_t, zip
Maximale Größe pro Datei: 6,00 MB
Hochgeladene Dateien (0 von 5):
+

Sie haben noch Fragen zu Rapid Prototyping?

Besuchen Sie unsere FAQ-Seite für Rapid Prototyping.

Anwendungsbeispiele für Rapid Prototyping

Kabeltülle

Konstruktion und Entwicklung

Eine Kabeldurchführungstülle ist kein spektakuläres oder kompliziertes Teil. Sie ist der vielversprechende Weg der Prototypenherstellung bei der in einem Arbeitsgang spezifische Produktanforderungen, die an die Tülle gestellt wurden, umgesetzt werden konnten.

Der erste Schritt: geprintete, werkzeuglose Prototypen

Die Prototypen wurden mittels einer Technologie gefertigt, die es erlaubt, dreidimensionale Modelle auch aus mehreren Materialien und mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften zu fertigen, ohne Herstellung eines Prototypenwerkzeuges. Eine enorme Kostenersparnis und was häufig noch wichtiger ist, eine enorme Zeitersparnis.

Prototyp der Kabeltülle

In einem einzigen Arbeitsschritt können Teile innerhalb von wenigen Tagen nach Vorlage der 3D-CAD-Daten geschaffen werden, die wie die Endprodukte auch aus unterschiedlich harten oder weichen Materialien bestehen können. So lassen sich z. B. Knickverhalten und Montierbarkeit (eingeschränkt auch Funktionstests) schon in einem sehr frühen Stadium der Produktentwicklung ausführen. Erst nach Anpassung und Prüfung des geeigneten Prototyps werden anschließend die Erstmuster aus Serienwerkzeug hergestellt.

Schlichtes Produkt mit besonderer Spezifikation: Endprodukt Kabeltülle

Die Anforderung: Ein vorkonfektioniertes Kabel soll mit einer Kabeltülle versehen und zusammen in ein Aluminiumdruckgussgehäuse montiert werden. Die Tülle wird jedoch nicht durch einen Gehäusedeckel, sondern durch eine Dichtschnur von oben in den Sitz gepresst.

Von unserem Kunden vorgegeben war, dass die Anschlusselemente des Kabels nicht durch die Bohrung passen werden, die Tülle somit geschlitzt sein müsste.

Dies wiederum stand im Widerspruch zur Forderung, das Gehäuse gegen Spritzwasser abzudichten. Die Schwierigkeit bestand darin, die geschlitzte Kabeltülle genau so zu dimensionieren, dass alle resultierenden Kräfte eine ausreichende Verpressung gegen die Gehäusewand und das Kabel ausüben und eine Deformation der geschlitzten Kabeltülle vermieden werden konnte.

Eine Standard-Kabeltülle schied als Alternative aus. Eine Gratwanderung, die hohe Ansprüche an das Entwicklungsteam und die Technik stellte.

TPE Schutzkappe

Der Faltenschlauch der Schutzkappe sollte sich um 90° zur Ausgangsstellung nach oben biegen lassen. Zu Demonstrationszwecken ließ unser Kunde ein Stereolithografieteil anfertigen, um daran die Funktionsweise der Schutzkappe darstellen zu können. KREMER erstellte nach den vorliegenden CAD-Daten einen gedruckten Prototypen aus 60 Shore A weichem TPE-Material.

Im Gegensatz zum Stereolithografieteil ließ der 3D-Prototyp sofort erkennen, dass die Anzahl der Falten nicht ausreichen würde. Wir konnten den Prototyp innerhalb kurzer Zeit anpassen und überprüfen. Das Serien-Werkzeug wurde nach den ermittelten Werten erstellt.

2-K-Kugelkabeltülle

Anforderung an die Produktfunktionalität

Die gummieleastische Komponente wurde aus einem thermoplastischen Elastomer (kurz TPE), die Lagerkugel als Hartkomponente aus einem PA-GK 30 in einem klassisch rotierenden 2-K-Werkzeug hergestellt. Die gummielastische Komponente dient als Knickschutz.

Die Herausforderung

In der Konstruktionsphase wurde das Knickverhalten der elastischen Kabeltülle als kritisch betrachtet. Eine zu steife Kabeltülle behindere den Handwerker beim Bedienen der Werkzeugmaschine, eine zu weiche Tülle ließe das stromführende Kabel zu früh ermüden.

Trotz ausreichend guter Erfahrungen mit den von uns gelieferten Knickschutztüllen aus W-PVC konnte die Geometrie auf die neuartige Kugelkabeltülle nicht übertragen werden. Neu entwickelte Prototypen sollten Aufschluss über die funktionsgerechte Auslegung des Bauteils geben.

Die Lösung

Dank der gedruckten Prototypen konnte die Knickanfälligkeit der späteren Serienteile sehr gut vorhergesagt werden. Die notwendigen Wanddickenkorrekturen mussten lediglich am CAD-Rechner vorgenommen und der optimierte Datensatz konnte dem Serienwerkzeugbau zu Grunde gelegt werden.

Der Vergleich der 3D-Prototypen mit den Serienteilen überzeugte: Das Einsparpotential von ca. EUR 5.000.- gegenüber den Kosten eines herkömmlichen Pilotmusterwerkzeuges letztlich auch.

Glasauflageprofil für Wintergärten

Anforderungen an die Produktfunktionalität

Eine kleine Maßänderung des Alu-Strangprofils führte bei einem Wintergartenhersteller zu unerwarteten Montageschwierigkeiten des gelieferten EPDM-Glasauflageprofils. Durch eine gezielte Anpassung des Fuß- und Klemmbereichs des Glasauflageprofils an das Aluprofil sollte KREMER eine problemlose Montage und Stabilität gewährleisten. Größtes Problem: der Zeitdruck – wir mussten schnell eine Lösung realisieren.

Die Lösung

Die KREMER-Techniker haben den CAD-Datensatz des Glasauflageprofils angepasst und einen 20 cm langen und 60 Shore A weichen Profilabschnitt im Prototypen-Druckverfahren hergestellt. So konnten wir die Montierbarkeit und die Funktionalität des toleranzausgleichenden Fuß- und Klemmbereichs analysieren.

Drei Tage nach Korrektur der CAD-Daten lagen die Ergebnisse vor: Durch die Prüfung des Prototyps erzielten wir Erkenntnisse, die wir für den Bau des Extrusionswerkzeuges verwenden konnten. Die gedruckten 3D-Prototypen beschleunigten das Ergebnis. Schnelligkeit lag für unseren Kunden ganz klar im Fokus.

Prototyping mit Vakuumguss-Technik

Das 3D-Druckverfahren im Rapid-Prototyping ist aus KREMER-Sicht das optimale Verfahren, wenn genaue Anpassungsversuche im Vorfeld erfolgen müssen und wenn Ergebnisse schnell geliefert werden müssen. Die Technologie des Vakuumgießens im Bereich der Prototypenherstellung ist weit verbreitet. Die Technologie eignet sich sowohl für die Einzelstückanfertigung als auch für Prototypen.

Die Anforderung

Entwicklung einer verliersicheren Abdeckung von Metallrollen und Erstellung eines Prototypen. Die herausfordernde Aufgabenstellung an KREMER war, das Teil mit den Abmessungen 320 x 150 x 120 mm innerhalb weniger Tage zu realisieren.

Unsere Vorbereitung

Spezielle Anforderungen an die Geometrie und ein knapper Zeitrahmen ließen uns das Vakuumgussverfahren als beste Alternative wählen. Damit konnten wir kurze Durchlaufzeiten gewährleisten. Als Material wurde die Gussform mit Silikon hergestellt. Silikon ermöglicht sehr viele, im Durchschnitt etwa 25 Abgüsse – wieder ein Faktor, der die Zeitersparnis unterstützte.

Die Konstruktion und Entwicklung erfolgte im engen Austausch mit dem Kunden. Das Verschlussteil sollte sich auf die Metallrollen mit Vorspannung aufdrücken lassen. Auch bei Vibrationen darf sich die Abdeckung nicht von der Halterung lösen, sondern muss festsitzen und dort verbleiben.

Aufgrund der Dringlichkeit fiel die Entscheidung auf die schnelle Umsetzung der Prototypen mittels der Vakuumgusstechnik.

Die Lösung

Die Materialauswahl fiel auf PU 60 Shore A. Polyurethan Elastomer ist ein sehr widerstandsfähiger Werkstoff mit einer hohen Beständigkeit gegenüber Außeneinflüssen wie Öl und einer hohen mechanischen Festigkeit. Nach sieben Arbeitstagen waren die Prototypen verfügbar und konnten verbaut und unter Serienbedingungen getestet werden. Unser Kunde war mit der Funktion zufrieden, so dass direkt im Anschluss der Startschuss für die Serienteile fiel.

Hohlkammerprofil als Fugendichtung

Anforderung

Erstellung eines Angebotes einer Fugendichtung für eine Spaltbreite von 20 mm. Der Kunde benötigte eine serienmäßig hergestellte Musterlänge eines aus EPDM extrudierenden Profils für Demonstrationszwecke. Die Zeitvorgabe war sehr knapp bemessen.

Problemstellung

Kurz vor Auftragsvergabe stellte sich heraus, dass sich die Fugendichtung zur Überbrückung einer deutlich höheren Toleranz von 20 +10/-8 mm eignen sollte.

Lösung

Die KREMER-Techniker überarbeiteten die Geometrie der Fugendichtung, so dass von einem ursprünglich konstruierten Fahnenprofil ein Hohlkammerprofil abgeleitet wurde.

Damit sich das Hohlkammerprofil bei Ausnutzung der vollen Minustoleranz zusammenfalten und im gegenteiligen Fall auch vollständig strecken konnte, musste die Konstruktion sowohl Sollknickstellen als auch mechanisch belastbare Wanddicken beinhalten, die einen Gegendruck aufbauen konnten.

Überprüfung der Konstruktion

Aus Termingründen konnte das Knick- und Streckverhalten des Profils zum Zeitpunkt der Auftragsvergabe nicht mehr vorab über wasserstrahlgeschnittene Prototypen (s. Wasserstrahlschneiden) getestet werden. Auch wenn diese Studie am wasserstrahlgeschnittenen Prototyp nur wenige Tage in Anspruch genommen hätte, wäre der Versuchsaufbau mit dem Vorserienprofil nicht mehr realisierbar gewesen. Das Profilwerkzeug wurde gebaut und die für den Versuchsaufbau des Kunden benötigte Musterlänge des EPDM-Dichtungsprofils hergestellt.

Zum Zwecke weiterer Designstudien und Überprüfung vermeintlicher Produktoptimierungs-möglichkeiten wurde die Herstellung von Prototypen nachgeholt. Die in einigen Punkten korrigierten Querschnittsdaten der wasserstrahlgeschnittenen Profilabschnitte bestätigten die unveränderte Hohlkammer-Profilkonstruktion von KREMER für die Serie.

Nach oben