Nach der Entwicklung der CAD/CAM-Technologien und der immer stärkeren Verbreitung von PC basierenden 3D-Programmiersystemen, ist der Grundstein für die direkte Modellherstellung auf der Basis von 3D-CAD Konstruktionsdaten gelegt wurden. Diese Modellherstellungsmethode wird von dem Rapid Prototyping-Verfahren, ein Oberbegriff für die schnelle Herstellung von Modellen und Prototypen, konsequent genutzt. Bei diesem Verfahren kann auf den Einsatz von Formen und Werkzeugen verzichtet werden. Die hierdurch erzielten Kosten- und Zeitreduzierung machen die Prototypenfertigung auch für Kleine und mittelständische Unternehmen immer interessanter. Neben der schnellen Verfügbarkeit von Prototypen ist auch die Möglichkeit der kurzfristigen Änderungen und Verbesserungen während der Entwicklung gegeben.
Bei allen bislang bekannten Verfahren zur Urmodellherstellung im Rahmen des Rapid Prototyping-Prozesses ist der generelle Ansatz das schichtweise Aufbauen von Bauteilen. Ausgangspunkt ist jeweils die Bereitstellung von komplett beschriebenen Geometrien auf der Basis von CAD-Daten. == <span style="color: red">Allgemeine Vorgehensweise</span> ==1.) Ein Modell oder eine Modellkomponente wird auf einem 3D-CAD/CAM-System entworfen. Das Volumenmodell, das das physikalische Bauteil repräsentiert, muss durch geschlossene Oberflächen dargestellt werden. Somit müssen die Daten die innere und äußere Kontur vollständig wiedergeben. Für einen sogenannten Vollkörper entfällt natürlich die Angaben der inneren Kontur, da die Äußere Kontur bereits eindeutig das einzuschließende Volumen darstellt. 2.) Die 3D-CAD Modelldaten werden anschließend in ein Austauschdatenformat übertragen, das als STL-Format bezeichnet wird (jedoch bedeutet STL an dieser Stelle nicht wie oft verbreitet »Stereolithografie« sondern »Standard Transformation Language«). Das STL-Datenformat nähert die Oberflächen durch Polygone an, wobei für komplexe Flächen sehr viele Polygone notwendig sind, um eine ausreichende Annäherung zu erhalten. STL- Dateien können eine sehr hohe Datenmengen beinhalten und somit den Datentransfer erschweren. 3.) In letzten Schritt wird das 3D-Modell im Slice- Prozess in einzelne Schnittebenen (Schichten) zerlegt und sukzessive mit dem jeweiligen Verarbeitungsverfahren physikalisch aufgebaut. Die verwendeten Rapid Prototyping-Werkstoffe, die bei diesen Verfahren zum Einsatz kommen, wie z.B. Kunststoffe, Wachse, Harze und Papier, machen den Einsatz der für Funktionstests und auch für Absicherungen, insbesondere Falltests und Thermische Absicherungen, nur sehr eingeschrängt möglich. Hierfür eignen sich eher die gießtechnischen Nachfolgeverfahren, beispielsweise Kunststoff-Vakuumgießen mit Polyurethan- Gießharzen zur Herstellung von funktionsfähigen Prototypen in Kunststoff. == <span style="color: red">Rapid Prototyping-Verfahren</span> == ''Im folgenden wird ein kurzer Überblick über die bedeutendsten Rapid Prototyping-Verfahren gegeben.'' === <span style="color: blue">Stereolithografie (STL)</span> ===
Das Stereolithographieverfahren ist das Rapid Prototyping-Verfahren mit der weitesten Verbreitung.
Das Verfahren zeichnet sich besonders durch einen Grad an Präzision aus.
Das Solid Ground Curing-Verfahren arbeitet ebenfalls mit einem flüssigen, lichthärtendem Harz.
Die Aushärtung erfolgt jedoch durch eine Flächenbelichtung.
Ein rechnergesteuerter Maskengeneator erzeugt für jede neue Schicht ein Negativ des jeweiligen Bauteilquerschnitts auf einer mit Toner beschichteten Glasplatte.
Diese sogenannte Maske wird über der Harzschicht positioniert und wenige Sekunden mit UV-Licht belichtet. Dabei dringen das UV-Licht in den durchsichtigen Maskenbereichen durch und härtet den Harz aus. Im nächsten Schritt wird das flüssig gebliebene Harz abgesaugt und durch Wachse ersetzt. Ein anschließendes Überfräsen sorgt für eine genaue Schichtdicke. Diese Oberfläche dient wiederum als Grundfläche für die nächste Sicht. Nach der Fertigstellung des gesamten Prototyps wird das noch übriggebliebene stützende Wachs ausgelöst. Mit diesem Verfahren können nicht nur Hinterschnitte sonder auch ineinander verschachtelte und zueinander bewegliche Bauteile gefertigt werden.
<u>Bauprozess:</u>
Ein Laserstrahl härtet schichtweise polymere Flüssigkeit aus.
<u>Postprozess:</u>
Reinigen mit Chemikalien[[Bild:SGC.jpg|thumb|right|]]
Nachhärten
Manuelles Finishen
<u>Vorteile:</u>
Relativ hohe Genauigkeit und Oberflächengüten
Geeignet für komplizierte Strukturen und dünne Rippen
Kontinuierliche Prozessverbesserungen
<u>Nachteile:</u>
Schwierig quantifizierbares Schrumpfen und Verziehen
Notwendige Supportstrkturen
Material-Resriktion Aufwendiger Postprozess === <span style="color: redblue">Fused Deposition Modelling (FDM)</span> ===Hierbei wird der Modellwerkstoff in Drahtform einem verfahrbaren, temperaturgeregelten Heiz- und Förderkopf, auch als Förderdüse bezeichnet, zugeführt und auf Schmelztemperatur gebracht. Durch eine Düse wird dann ein sehr dünner Faden auf die jeweils vorige Querschnittsschicht aufgetragen und kühlt dort wieder ab (erstart). Bei diem Auftragen der sogenannten Filmente entstehen Bindenähte, Kerben und kleine Hohlräume, die im in dem Finalen Prototypen Schwachstellen darstellen. <u>Bauprozess:</u> Ein Laserstrahl härtet schichtweise polymere Flüssigkeit aus. <u>Postprozess:</u> Reinigen mit Chemikalien[[Bild:FDM.jpg|thumb|right|]] Nachhärten Manuelles Finishen <u>Vorteile:</u> Relativ hohe Genauigkeit und Oberflächengüten Geeignet für komplizierte Strukturen und dünne Rippen Kontinuierliche Prozessverbesserungen <u>Nachteile:</u> Schwierig quantifizierbares Schrumpfen und Verziehen Notwendige Supportstrkturen Material-Resriktion Aufwendiger Postprozess === <span style="color: blue">Selektives Lasersintern (SLS)</span> ===
ist ein Verfahren, um räumliche Strukturen durch Sintern aus einem pulverförmigen Ausgangsstoff herzustellen.
Das 3D Drucken ist ein Verfahren zum schnellen Erstellen von Prototypen ,bei dem Zellulosepulver durch Einspritzen eines Bindemittels gezielt an einzelnen Stellen verfestigt werden. Dieses Funktionsprinzip wird für unterschiedliche Anwendungsfälle eingesetzt.
<u>Postprozess:</u>
Reinigen mit Chemikalien[[Bild:Sls.jpg|thumb|right|]]
ist ein generatives Fertigungsverfahren auf Pulverbasis. Beim Generieren wird der pulverförmige Werkstoff kontinuierlich mittels Zufuhrdüsen in den fokussierten Laserstrahl eingebracht. Der Aufbau von Bauteilen erfolgt schichtweise. Das Pulver wird mit dem Laserstrahl aufgeschmolzen und schmelzmetallurgisch mit der unteren Schicht verbunden. Beim Laserstrahl-Generieren können nahezu alle metallischen Legierungen verwendet werden.
<u>Postprozess:</u>
Reinigen mit Chemikalien[[Bild:Sls.jpg|thumb|right|]]
