Anfertigung eines Kunststoffprototyps

Die Umsetzung von Ideen in konkrete Produkte erfordert eine gründliche Planung, bei der die Herstellung von Kunststoffprototypen einen wesentlichen Schritt darstellt. Ingenieure und Designer verwenden Kunststoffprototypen, um die Funktion des Objekts und die Ästhetik des Produkts zu prüfen und die Reaktionen der Kunden zu sammeln, bevor sie zur endgültigen Produktion übergehen. Die Technik der Produktprototypen bei First Mold bietet mehrere Funktionen, die eine Bewertung der funktionalen Leistung und die Präsentation bei Investoren ermöglichen. Die Methode ermöglicht die Aufnahme von Verbraucherreaktionen, um eine optimale Designentwicklung und Klarheit der Beschaffungsabläufe zu gewährleisten.

Unternehmen stellen hochwertige Prototypen her, die den Endprodukten durch verschiedene Verfahren zur Herstellung von Kunststoffprototypen sehr nahe kommen. Zu den Standardverfahren bei Firstmold gehören 3D-Druck, CNC-Bearbeitung und Schnellspritzguss. Die Lösung wird kostengünstiger und effizienter, wenn Unternehmen geeignete Materialien und Prototyping-Techniken auswählen, da sie die Produktionskosten senken und die Risiken minimieren. Der gesamte Prozess für Kunststoffprototypen besteht aus vier Hauptabschnitten, einschließlich der Definition des Zwecks und der Materialauswahl. Dann geht es weiter zum Testen, bevor der letzte Punkt der Optimierung erreicht wird.

Warum brauchen Sie einen Kunststoffprototyp?

Ingenieure und Designer verwenden Kunststoffprototypen, um ihre Konzepte zwischen Designprozessen und Großserienproduktion zu verbinden. Anhand einer physischen Version des Produkts können die Teams bereits in frühen Entwicklungsphasen sein Aussehen, seine Funktionsfähigkeit und seine Produktionsreife beurteilen. Das proaktive Verfahren hilft den Konstrukteuren, ihre Produkte zu verfeinern und die Produktionsrisiken zu verringern, was die Ausgaben für vermeidbare Fehler minimiert und einen besseren Übergang von der Entwicklung zur Fertigung ermöglicht. Im Folgenden werden einige der Gründe genannt, warum Kunststoffprototypen hilfreich sind.

Visualisierung des Entwurfs

Ein Prototyp verwandelt digitale Entwürfe in physische Berührungspunkte, denn Designer verwenden Prototypen, um Ästhetik, Ergonomie und Formgebung in praktischen Interaktionen zu bewerten. Die Interaktion mit physischen Modellen ermöglicht es Designern, Designprobleme zu erkennen, Produktabmessungen zu optimieren und die Benutzerfreundlichkeit vor der Fertigung zu verbessern. Das Testen des Prototyps durch praktisches Ausprobieren ermöglicht die Überprüfung der Produktqualität im Hinblick auf Designfunktionalität, Erscheinungsbildstandards und die Identifizierung von Konstruktions- oder Materialproblemen. Der Ansatz des physischen Testens liefert den Designern Beobachtungen über die realen Bedingungen, die die digitale Modellierung allein nicht erfassen kann. Die Entwicklung von Produktqualität und Benutzererfahrung bei gleichzeitiger Effizienz ist durch iterative Prototyping-Maßnahmen möglich.

Prüfung und Verfeinerung

Ingenieure können durch die Herstellung von Kunststoffprototypen die Möglichkeiten der Betriebsbewertung in der Praxis nutzen. Die Ingenieure testen die Haltbarkeit und das Materialverhalten, um zu überprüfen, ob die Konstruktion den Leistungsstandards entspricht. Durch die Prüfung in frühen Produktionsphasen können Ingenieure Schwachstellen entdecken und so verhindern, dass in späteren Entwicklungszyklen erhebliche Probleme auftreten. Die Prüfung von Kunststoffprototypen ermöglicht es den Ingenieuren, die strukturelle Festigkeit zu erhöhen, bessere Materialien für ihre Produkte auszuwählen und das Design durch objektive Datenanalyse zu verbessern. Schnelle Designänderungen verbessern die Zuverlässigkeit und Effizienz und führen zu einem leistungsfähigeren Endprodukt. Durch den wiederholten Bewertungsprozess wird sichergestellt, dass der Entwurf gemäß den Spezifikationen funktioniert und in den vollen Fertigungsmaßstab überführt werden kann.

Optimierung der Funktionalität

Der Zweck eines Prototyps besteht darin, die Funktionsweise der Komponenten zu überprüfen und gleichzeitig die genaue Passform und Ausrichtung sowie die Systemleistung zu validieren. Die Bewertung der Funktionalität und die Identifizierung von Problemen veranlasst die Ingenieure, die erforderlichen Änderungen vorzunehmen. Die Verbesserung der Produktqualität mit erhöhter Effizienz und Benutzerfreundlichkeit wird durch die Verfeinerung des Designs vor Beginn der Massenproduktion möglich.

Verbesserung der Herstellbarkeit

In der Fertigung treten häufig unerwartete Produktionsprobleme auf. Bei der Herstellung eines Kunststoffprototyps stellen die Hersteller Fertigungsprobleme fest, die sich aus der Variabilität der Werkstoffe und der Komplexität der Abmessungen ergeben. Ingenieure lösen Produktionsprobleme im Voraus durch frühzeitige Vorbeugung, um die Produktionsmethoden zu vereinfachen und teure Zeitverzögerungen zu minimieren.

Anwendungsszenarien von Kunststoffprototypen in verschiedenen Branchen

Anwendung in der Automobilindustrie

Automobilunternehmen setzen auf Kunststoffprototypen, um ihre zukünftigen Innen- und Außenkomponenten zu simulieren. Das Ingenieurteam nutzt die Finite-Elemente-Analyse (FEA) und reale Praxistests, um zu beurteilen, wie die Teile zusammenpassen, wie lange sie halten und wie stabil sie sind.

Prüfingenieure bewerten die mechanischen Eigenschaften von Bauteilen, einschließlich Zugfestigkeit, Schlagzähigkeit und Wärmeausdehnung, um die Materialbeständigkeit gegenüber Belastungsfaktoren und Temperaturschwankungen zu überprüfen. Durch die Prüfung von Prototypen werden potenzielle Probleme wie Verformung und Schrumpfung sowie Schwachstellen in Produkten, die im Spritzgussverfahren hergestellt werden, aufgedeckt, so dass das Werkzeugdesign verbessert werden kann. Ingenieure nutzen CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics) als Teil ihrer Arbeit, um die Aerodynamik von Außenkomponenten zu optimieren.

Die Tests zeigen, wie sich Teile in bestehende Systeme integrieren lassen, um eine nahtlose Verbindung und Interoperabilität zwischen allen Verbindungselementen, Klebstoffen und elektronischen Baugruppen zu ermöglichen. Die Produkthersteller reduzieren den Fertigungsabfall und steigern die betriebliche Effizienz und die Fahrzeugleistung, indem sie die Konstruktionen während der ersten Produktentwicklung ändern.

Anwendung in der medizinischen Industrie

Medizintechniker stellen Kunststoffprototypen her, die dazu beitragen, medizinische Geräte und chirurgische Instrumente während ihrer gesamten Entwicklungsphase zu verbessern. Die Fertigungsteams führen Biokompatibilitätsprüfungen durch und testen die Eigenschaften medizinischer Kunststoffe, um neben den Leistungsstandards auch die Materialsicherheit zu gewährleisten. Gesundheitspersonal und Chirurgen können die Ergonomie des Designs anhand von Prototypen bewerten, da die Geräte eine tatsächliche Überprüfung der Benutzerfreundlichkeit und des Komforts ermöglichen.

Die Ingenieure bewerten die Dehnungsfähigkeit, die Zähigkeit und die Bewegungseigenschaften, um genaue Spezifikationen zu erreichen. Ihre Kombination aus CNC-Bearbeitung und additiven Fertigungstechniken beschleunigt die Entwicklung maßgeschneiderter Implantate, medizinischer Diagnosegeräte und Prothetik durch Rapid Prototyping. Ingenieure, die Prototypen verfeinern, verbessern neben den Fortschritten in der Entwicklung medizinischer Produkte auch die medizinischen Sicherheitsstandards und die Präzision der Verfahren.

Unterhaltungselektronik

Bei der Bewertung von Gehäusen und Knöpfen der Unterhaltungselektronik und ihrer Komponenten werden Kunststoffprototypen als Instrumente von Ingenieuren eingesetzt. Sie prüfen die Passgenauigkeit, Haltbarkeit und Wärmeableitung, um Leistung und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Zu den Vorteilen von Prototypen gehören Materialtests, die die Widerstandsfähigkeit gegen Stöße und strukturelle Stabilitätsparameter bestätigen. Die Ingenieure prüfen die taktilen Reaktionen der Tasten, um sicherzustellen, dass die Benutzer durch einheitliche Berührungsinteraktionen konsistente Reaktionen erhalten.

Die Leistung von Elektronikgehäusen wird durch Temperatursimulationsprogramme optimiert, die den Luftstrom und das Wärmemanagement des Systems verbessern. Das Design von Schnapp- und Schraubkomponenten wird durch Prototyping-Techniken für bessere Montageansätze verbessert. Hersteller, die Designprobleme während der gesamten Produktion lösen, schaffen eine hervorragende Produktqualität, erhöhen die Langlebigkeit und machen die Massenproduktion effektiver.

Luft- und Raumfahrt

Ingenieure, die in der Luft- und Raumfahrttechnik tätig sind und Kunststoffprototypen für den Bau von Leichtbaukomponenten entwickeln, weisen ebenfalls verbesserte Leistungsmerkmale auf. Bei Rauchversuchen werden drei Komponenten bewertet: Aerodynamik, strukturelle Festigkeit und thermische Toleranz für Zuverlässigkeitszwecke.

Die Herstellung komplexer Komponenten mittels additiver Verfahren ermöglicht eine schnelle Produktion von Prototypen, die neben verkürzten Produktionszeiten auch weniger Produktabfälle verursacht. Ingenieure führen Tests für Zugfestigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Schwingungsdämpfung durch, um die Haltbarkeit zu verbessern.

CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics) ermöglichen es Ingenieuren, die Leistung kritischer Komponenten durch Luftstrommanagement und Bewertung der thermischen Kontrolle zu verbessern. Prototypen würden es den Forschern ermöglichen, das Ausmaß der Wechselwirkung zwischen Komponenten, Metall und Verbundwerkstoffen zu ermitteln.

Die Materialauswahl ist einer der wichtigsten Aspekte in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Die richtige Auswahl von Materialien, wie z. B. Kunststoffprototypen, steigert die Produktivität. Solche Materialien können dazu beitragen, das Gewicht der Flugzeuge zu verringern und so die betriebliche Effizienz der Luft- und Raumfahrtindustrie zu steigern.

Bewerbung für die Industrieausrüstung

Kunststoffprototypen sind in der industriellen Produktion aufgrund ihrer breiten Anwendungsmöglichkeiten gut einsetzbar. Die meisten Fabrikanlagen sind auf präzise Genauigkeit angewiesen. Maschinendefekte führen zu den meisten gemeldeten Unfällen in Industrieanlagen. Die Bestimmung dieser drei Schlüsselelemente ist für Ingenieure bei der Konstruktion von Maschinen unerlässlich. Kunststoffprototypen sind notwendige Werkzeuge für solche Anwendungen.

Kunststoffmaterialien ermöglichen die Prüfung und Definition der Funktionsweise industrieller Geräte, die am besten unter starker thermischer Belastung und intensiver Reibung funktionieren. Der Einsatz von Verfeinerungsmethoden bei der Konstruktion von Bauteilen ermöglicht eine verbesserte Montagemechanik und geringere Reibung, was zu einer höheren mechanischen Leistung führt. Die FEA-Analyse ermöglicht es der Industrie, die Bereiche ausfindig zu machen, in denen Produkte vor ihrer erwarteten Nutzungsdauer versagen können.

Schritte zur Erstellung eines Kunststoffprototyps

Schritt 1: Definition von Zielen und Anforderungen

Das richtige Ziel ist ein wesentliches Element des technischen Entwurfs. Bei der Erstellung von Kunststoffprototypen müssen die Ingenieure zunächst ihr Ziel definieren. Das Ziel kann mit den Anforderungen an den Prototyp verknüpft werden. Das Ziel ergibt sich aus dem Problem, das der Prototyp lösen soll. Die Prüfbarkeit von Prototypen für Tests hängt stark davon ab, wie gut ihre mechanischen Eigenschaften mit denen übereinstimmen, die im Endprodukt erwartet werden. Das Hauptziel von Prototypen zur visuellen Demonstration besteht darin, eine hohe Oberflächenqualität und präzise Bauteildetails zu erreichen. Prototypen mit Benutzerfeedback erfordern eine verbesserte Ergonomie und ein besseres Erscheinungsbild - ein effizientes Design ergibt sich aus der anfänglichen Bestimmung des Hauptzwecks.

Die finanziellen Grenzen des Projekts bestimmen die zu verwendenden Materialien, die Produktionstechniken und die Kosten für die Ausrüstung. Die Wahl zwischen 3D-Druck und CNC-Bearbeitung hängt von den Anforderungen an die Prototypenserie ab, aber für die Großserienfertigung ist das Spritzgießen unerlässlich geworden. Die Auswahl erschwinglicher Fertigungsverfahren, die die Produktqualität nicht beeinträchtigen, führt zu wirtschaftlicher Nachhaltigkeit. Im Folgenden wird die Gleichung zur Bestimmung der Gesamtkosten für die Erstellung des Prototyps dargestellt.

C_insgesamt=C_m+C_p+C_Seiten

C_insgesamt sind die Gesamtkosten, C_m sind die Kosten für Rohstoffe, C_p die Verarbeitungskosten, und C_Seiten ist der Nachbearbeitungsaufwand.

Ein realistisch gestalteter Zeitplan hilft, den Projektfortschritt zu sichern. Das Projekt muss Zeitvorgaben für alle Entwicklungsphasen festlegen, von der Konstruktion über die Fertigung bis hin zur Prüfung. Der gesamte Zeitplan für die Fertigung hängt von den Vorlaufzeiten für die Materialbeschaffung, die Bearbeitungsvorgänge und die Nachbearbeitungsaktivitäten ab. Die Gesamtzeit für das Projekt wird wie folgt angegeben:

T_insgesamt=T_d+T_m+T_t

T_insgesamt ist die Entwurfszeit, T_m ist die Herstellungszeit, und T_t ist die Prüfzeit. 

Schritt 2: 3D-Design und Modellierung

Das Präzisionsniveau eines 3D-Modells legt alle entscheidenden Qualitätsstandards fest, die für die Herstellung erfolgreicher Kunststoffprototypen erforderlich sind. Das Softwareprogramm Computer-Aid Design (CAD) ermöglicht es Ingenieuren, mit den Werkzeugen der Anwendung verbesserte Prototyp-Designs zu erstellen. Ein ordnungsgemäß optimierter Entwurf ermöglicht die effiziente Herstellung von Produkten mit hervorragender Leistung zu einem angemessenen Preis.

Wählen Sie die richtige CAD-Software

Eine gute Prototypenherstellung hängt von fortschrittlichen CAD-Programmen ab, mit denen Ingenieure präzise 3D-Modelle entwerfen können.

SolidWorks bietet seinen Anwendern starke parametrische Modellierungsfunktionen für mechanische und industrielle Konstruktionen, doch Fusion 360 glänzt am besten, wenn es für Flächenmodelle verwendet wird, die eine Zusammenarbeit in der Cloud erfordern. Die Software bietet die besten Funktionen für 2D-Konstruktionen und einfache 3D-Modellierungsanwendungen. Die beiden Programme CATIA und NX eignen sich aufgrund ihrer leistungsstarken Funktionen für hochpräzise Industrie- und Automobilanwendungen. Die Verwendung der funktionsbasierten Modellierung in der Konstruktion ermöglicht es den Entwicklern, geometrische Einschränkungen festzulegen, Toleranzen zu bestimmen und die Konstruktionsabsicht zu definieren, wodurch solide und herstellbare Kunststoffprototypen entstehen.

Optimierung der Herstellbarkeit

Die Erstellung eines herstellbaren Kunststoffprototyps verringert die Fertigungsprobleme und die Produktionskosten. Der wichtigste Faktor, den es bei der Konstruktion zu berücksichtigen gilt, ist die Reduzierung von freitragenden Strukturen und Überhängen. Jeder Winkelüberhang von mehr als 45 Grad in 3D-gedruckten Teilen erfordert Stützstrukturen, die einen erhöhten Materialabfall und eine längere Bearbeitungszeit nach dem Druck verursachen. Die akzeptable Grenze für Überhangwinkel erreicht ein Maximum bei:

θ_max≈45°

Selbsttragende Winkel oder Konstruktionskehlen sollten immer dann eingebaut werden, wenn Überhänge unvermeidlich sind, um den Bedarf an Stützen zu minimieren. Die korrekte Prüfung der Wandstärke ist von grundlegender Bedeutung, da sich Wände von geringer Qualität bei Belastung verziehen oder brechen. Bei der Herstellung sind Mindestanforderungen an den Materialumfang einzuhalten.

Eine ausgewogene Kühlung und eine geringere Spannungsentwicklung werden durch die Beibehaltung gleichmäßiger Wandstärken möglich. Sie sollten Rippenverstärkungen richtig einsetzen, um der Schwäche dünner Abschnitte entgegenzuwirken, ohne unnötiges Materialgewicht zu erzeugen. Die Bildung von spitzen Innenecken führt zu lokalem Spannungsaufbau und erhöht die Wahrscheinlichkeit eines Materialversagens. Verrundungen sorgen für eine gleichmäßige Spannungsverteilung im gesamten Material. Die Berechnung des Spannungskonzentrationsfaktors (SCF) sieht wie folgt aus:

K_t​=1+2(r/d)

Anwohner fordern einen Verrundungsradius von r und eine Querschnittsdicke von d. Der empfohlene Mindestverrundungsradius für spritzgegossene Teile beträgt das 0,5fache der Wanddicke, um neben der Verringerung des Ausfallrisikos auch die Haltbarkeit der Bauteile zu verbessern.

Gewährleistung von Stärke, Ästhetik und Funktionalität

Ingenieure, die sich mit der Herstellung von Kunststoffprototypen befassen, sollten Methoden für die strukturelle Integrität entwickeln und gleichzeitig ästhetische und funktionale Testmöglichkeiten schaffen. Die Finite-Elemente-Analyse (FEA) ermöglicht die Simulation grundlegender Kräfte, so dass die Forscher die Von-Mises-Spannungsverteilung im gesamten System bewerten können.

σ_v=√[(σ₁-σ₂)²+(σ₂-σ₃)²+(σ₃-σ₁)²]/2

Wo σ₁, σ₂und σ₃ sind Hauptspannungen. Ein Material versagt nur, wenn die Spannung unter seiner Streckgrenze (σ_yield) bleibt.

Oberflächentexturen, die auf Teile aufgetragen werden, verringern Unvollkommenheiten in Spritzgussteilen und beseitigen zusammen mit Oberflächenbehandlungen Blendungsprobleme und Fingerabdruckflecken. Visuelle Prototypen müssen nachbearbeitet werden, einschließlich Beschichtungs- oder Polierverfahren, um eine hohe Qualität zu erreichen.

Schritt 3: Wählen Sie eine Prototyping-Methode

Es gibt mehrere Techniken, um die Geschwindigkeit, Genauigkeit und Kosteneffizienz von Kunststoff-Prototyping-Verfahren zu erreichen. Die dreidimensionalen Druckverfahren FDM, SLA und SLS bieten Fertigungstechniken zur Herstellung von Kunststoffteilen.

Diese Techniken ermöglichen die Herstellung komplexer Formen in Verbindung mit beschleunigten Entwicklungszyklen. Die schnelle und budgetfreundliche Lösung eignet sich perfekt für die gleichzeitige Herstellung einiger weniger Teile. Die CNC-Bearbeitung ist die wichtigste Methode für die Herstellung hochpräziser Prototypen, da sie eine hervorragende Haltbarkeit und Präzision mit Wiederholbarkeit bietet und sich damit ideal für Funktionstests und mechanische Validierung eignet.

Unternehmen, darunter auch First Mold, profitieren vom Rapid Tooling Injection als einer Form der Herstellung von Kunststoffprototypen. Diese Technologie verbessert die Entwicklung von qualitativ hochwertigen Massenprodukten. Unternehmen genießen wettbewerbsfähige Preisvorteile für ihre Produktionsanforderungen. Für die Herstellung von Kleinserien liefert das Vakuumgießverfahren hervorragende Ergebnisse, da es die Spezifikationen des Spritzgießens dupliziert und gleichzeitig verschiedene flexible Materialauswahlmöglichkeiten bietet.

Schritt 4: Materialauswahl

Die Auswahl geeigneter Kunststoffe entscheidet über den Erfolg bei der Erzielung der erforderlichen mechanischen Eigenschaften, des thermischen Verhaltens und der ästhetischen Qualitäten von Kunststoffprototypen. In der Unterhaltungselektronik und bei Automobilteilen wird Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) als Material der Wahl verwendet, da es eine außergewöhnliche Festigkeit und hohe Schlagzähigkeit bietet.

Schritt 5: DIY vs. Outsourcing

Die Entscheidung, ob der Kunststoffprototyp innerhalb der Produktionslinie des Unternehmens hergestellt oder an andere Hersteller ausgelagert werden soll, hängt von zahlreichen Faktoren ab. Fastmold stellt diese Produkte zwar selbst her, aber einige der verschiedenen Teile werden ausgelagert. Als Ingenieur muss man die Faktoren der Produktion bewerten, einschließlich der Verfügbarkeit der Materialien, der Produktionszeit und der Dringlichkeit des Produkts.

Mit einer gut definierten Produktionslinie und einem gut ausgestatteten Maschinenpark zieht First Mold beispielsweise das DIY-Verfahren dem Outsourcing vor. In der Anfangsphase der Entwicklung und bei schnellen Designänderungen ist das DIY-Prototyping-Verfahren am besten geeignet. Sie können Ihre vorhandenen 3D-Drucker oder CNC-Maschinen für das Prototyping in Ihrem Unternehmen nutzen, was eine bessere Kontrolle und schnellere Ergebnisse bei einem ähnlichen Budget bietet. DIY-Techniken zeigen Schwächen bei der Herstellung von Komponenten mit hoher Präzision, engen Toleranzen und fortschrittlicher Materialleistung.

Für die Herstellung von Kunststoffprototypen, die eine hohe Genauigkeit, komplexe geometrische Merkmale und Qualität in Herstellerqualität erfordern, sollten professionelle Hersteller ausgewählt werden. Spezialisierte Anbieter übertreffen interne Anlagen, indem sie hochpräzise CNC-Bearbeitung, Spritzgießen und 3D-Druck in Industriequalität anbieten. Erfahrene Hersteller ermöglichen ihren Kunden durch Outsourcing den Zugang zu einer Vielzahl von Materialien sowie zu verschiedenen Veredelungsoptionen und Nachbearbeitungsmethoden. Der Planungsprozess für das Outsourcing muss sorgfältig geplant werden, da die verschiedenen Anbieter unterschiedliche Vorlaufzeiten und Kostenstrukturen haben.

Die Auswahl von Anbietern für das Outsourcing erfordert eine Bewertung, die sich auf Preiselemente, Bauzeiten und Produktionsfähigkeiten sowie auf Kundenaussagen konzentriert. Vergewissern Sie sich, dass der Hersteller die Industriestandards einhält und eine konsistente Lieferung innerhalb des von Ihnen festgelegten Zeitrahmens bietet.

Schritt 6: Tests und Iteration

Die Herstellung von Kunststoffprototypen erreicht mit der Prüfung einen entscheidenden Punkt. Die Prüfung zeigt, ob der Entwurf seine funktionalen Anforderungen erfüllt. Die Prüfung stellt auch sicher, dass das Produkt den mechanischen Anforderungen und ästhetischen Standards entspricht. Bei der Bewertung von Schlüsselelementen durch Funktionstests werden Simulationen eingesetzt, die die tatsächlichen Bedingungen nachbilden, um Schwachstellen vor der Produktfreigabe zu erkennen. Ingenieure setzen die Finite-Elemente-Analyse (FEA) ein, um vorherzusagen, wie sich die Belastungen verteilen und wie sich die Objekte in ihren Strukturen verformen werden. Physikalische Tests ermöglichen es den Herstellern, die Produktintegrität durch Falltests, Belastungsprüfungen und Bewertungen der thermischen Belastbarkeit ausgewählter Materialien zu überprüfen.

Kundenmeinungen zu Produktfunktionen sind für die Entwicklung eines besseren Prototyps von grundlegender Bedeutung. Labortests mit Endbenutzern, Ingenieuren und Interessenvertretern zeigen die wertvolle Fähigkeit, systembezogene Probleme zu identifizieren, die die Benutzerfreundlichkeit beeinträchtigen, und gleichzeitig benutzerfreundliche Änderungen am Erscheinungsbild zu erkennen. Bei den Tests der Mobilitätselemente sollten die funktionelle Effizienz, die einfache Montage und die taktile Wahrnehmung berücksichtigt werden, um die Produktanforderungen zu erfüllen. Der Prototyp profitiert von mehreren Leistungsverbesserungen durch direkten Input aus realen Anwendungen, was zu einer verbesserten Benutzerfreundlichkeit bei den Endbenutzern führt.

Der erste Schritt der Konstruktionsverbesserungsstrategie besteht darin, Daten aus dem erhaltenen Feedback zu sammeln. Die Ingenieure modifizieren das CAD-Modell, bevor sie die neue Version erstellen, indem sie Toleranzen ändern, Geometrien verbessern und Designänderungen vornehmen. Die iterative Produktveredelung stellt sicher, dass die Hersteller die geforderten Eigenschaften erfüllen. Durch diesen Prozess werden mögliche Fehler bei der Erfüllung der Kundenanforderungen eliminiert.

Kosteneinsparung beim Kunststoff-Prototyping

Um die Kosten für Kunststoffprototypen zu senken und gleichzeitig die Ziele des Prototyps zu erreichen, sollten zunächst kostengünstige Materialien ausgewählt werden. Konzeptmodelle bleiben in den ersten Entwurfsstadien durch die Verwendung von PLA- und ABS-Materialien budgetfreundlich, da sie eine hervorragende Leistung bei geringeren Kosten bieten. Bei der Auswahl von Materialien für Funktionsprototypen ist es von entscheidender Bedeutung, Materialien zu wählen, die sowohl Festigkeitseigenschaften als auch minimale Kosten- und Haltbarkeitsfaktoren aufweisen.

Experten nutzen schriftliche Konstruktionsoptimierungstechniken, um bei der Produktion Material einzusparen und die Bearbeitungsvorgänge zu beschleunigen und damit die Herstellungskosten zu senken. Die Ingenieure erreichen diese Ziele durch vereinfachte Stützelemente, einheitliche Wandabmessungen und die Eliminierung aller Hardwarekomponenten.

Um die Kosten zu minimieren, muss die Auswahl der richtigen Prototyping-Technologien auf die Produktionsmenge und die Komplexität des Designs abgestimmt sein. Technische Entwürfe in kleinen Stückzahlen profitieren vom 3D-Druck, während für komplexe Hochpräzisionsproduktionen die CNC-Bearbeitung eingesetzt wird. Wenn die industrielle Produktion an Hersteller von Kunststoffprototypen auslagert, erhält sie durch den Zugang zu fortschrittlichen Produktionsanlagen spezialisiertes Fachwissen zu vergünstigten Preisen. Die Lieferanten sollten anhand dieser Faktoren bewertet werden, um die besten Lösungen zu finden, die Kosteneffizienz mit hervorragender Qualität und schneller Lieferung kombinieren.

Fallstudien und Tools

Der Einsatz von Kunststoff-Prototyping-Techniken führt zu erheblichen Einsparungen in der industriellen Produktion, wie praktische Industrieanwendungen zeigen. Die Herstellungskosten eines Startups für Unterhaltungselektronik sanken durch den Einsatz von 3D-gedruckten Kunststoffprototypen in der frühen Testphase um 40%. Durch FDM- und SLA-Druck-Iterationen entdeckte das Unternehmen problematische Designfehler, die den Einsatz teurer Spritzgusswerkzeuge verhinderten. Die frühzeitige Umsetzung dieses Ansatzes sparte Herstellungskosten und vermied unnötige Werkzeug- und Nachbearbeitungskosten, was die Vorbereitung auf die Massenproduktion vereinfachte.

SolidWorks und Fusion 360, zusammen mit ANSYS, steigern die Effizienz durch ihre Rolle bei CAD-Modellierungssimulationen und Strukturanalysen. Die Optimierung von Materialien für die Designvalidität und die Belastungsprüfung von Entwürfen werden durch diese Werkzeuge während der Produktionsphase möglich, bevor die physische Herstellung beginnt. Die Software zur Schätzung der Herstellungskosten hilft Ingenieuren beim Vergleich der Produktkosten zwischen Materialien und Produktionsmethoden sowie den Lieferanten, um die wirtschaftlichste Prototyping-Lösung zu finden.

Schlussfolgerung

Bevor sie in die Massenproduktion gehen, müssen Unternehmen Kunststoffprototypen entwerfen, die die Funktionalität und das Produktdesign durch Tests bestätigen und gleichzeitig die Effizienz des Herstellungsprozesses verbessern. Unternehmen erreichen ihre Prototyp-Anforderungen, indem sie Ziele definieren, geeignete Materialien auswählen und geeignete Kunststoff-Fertigungsverfahren für die Prototypenherstellung anwenden.

Wiederholte Test- und Verbesserungszyklen können die Produktleistung und Kosteneffizienz verbessern. Ein angemessenes Prototyping von Kunststoffverfahren mit internen Ressourcen oder externen Herstellern trägt dazu bei, das Innovationstempo zu beschleunigen und das Risiko für einen reibungslosen Übergang von der Idee zur Massenproduktion zu verringern.