+49 421 830 253 110 info@bkm247.de
Seite wählen
Die Bedeutung von Kunststoff-Prototypen

Die Bedeutung von Kunststoff-Prototypen – BKM

Einen Prototyp zu entwickeln, dient immer einem ganz bestimmten Zweck:

Wir probieren eine Idee aus, um zu überprüfen, ob sie technisch machbar ist und den Anforderungen des Kunden an das neue Produkt entspricht.

Weil wir uns dabei gezielt auf einzelne Aspekte fokussieren, fallen die Herstellungskosten geringer aus. Steht zum Beispiel das Design im Vordergrund, kann beim Kunststoff-Prototyp auf ein aufwändiges, technisches Innenleben verzichtet werden.

Andersherum kommt ein technischer Prototyp ohne ein ansprechendes, ästhetisch genau geplantes Design aus.

Prototypen als Modelle im Entwicklungsprozess

In aller Regel beantwortet ein Prototyp die Fragen zum Design eines komplett neuen oder neu gestalteten Produkts, die im Verlauf der Produktentwicklung aufgekommen sind.

Gerade in der Phase, in der das Produkt entwickelt wird, kann reine Theorie oft keine zufriedenstellenden Antworten auf alle Fragen liefern. Denn wer nicht gerade Produktdesigner ist, hat meist einfach nicht das notwendige abstrakte Vorstellungsvermögen.

Wenn die Produktentwicklung einen gewissen Punkt erreicht hat, genügen Beschreibungen und Bilder nicht mehr. Ein Kunststoff-Prototyp schafft die Grundlage für ein konkretes und verwertbares Feedback von denjenigen, die das Produkt später anwenden werden.

Wieso Kunststoff-Prototypen?

Bereits in einer frühen Entwicklungsphase kann ein Kunststoff-Prototyp ein innovatives Produkt buchstäblich greifbar machen. Auf diese Weise wird die Kommunikation einfacher und anschaulicher.

Im Gespräch mit Kunden, auf Messen, bei Pressekonferenzen oder auch auf der Suche nach Investoren haben wir durch einen Prototyp etwas in der Hand, das wir zeigen können, statt nur abstrakt über Ideen sprechen zu müssen.

Doch warum der Umweg über einen Kunststoff-Prototyp? Wieso fertigen wir nicht gleich das fertige Endprodukt?

Ein Kunststoff-Prototyp als Zwischenschritt hat zum einen ganz banale Gründe. So ist es deutlich teurer, aufwändiger und zeitintensiver, das fertige Endprodukt herzustellen. Zum anderen ist nicht für jedes Detail das Feedback Dritter notwendig.

Hinzu kommt, dass wir durch einen Prototyp einzelne Aspekte eines Produkts verbindlich festlegen können, selbst wenn das Produkt als Ganzes noch gar nicht zu Ende entwickelt ist. Insofern ist das Kunststoff-Prototyping längst zu einem festen Bestandteil in modernen Produktentwicklungsprozessen geworden.

Mehr informationen:  Emissionsvergleich verschiedener Kunststoffproduktionsverfahren

Die Fertigungsverfahren für Kunststoff-Prototypen

Um einen Kunststoff-Prototyp anzufertigen, können wir auf verschiedene Herstellungsmethoden zurückgreifen. Eine Möglichkeit dabei ist der 3D-Druck, durch den eine Produktidee schnell und mit wenig Aufwand an einem Prototyp getestet werden kann.

Für den Druck bereitet ein Computer die für den Druckvorgang benötigten Daten auf und leitet sie an den 3D-Drucker weiter. Dieser baut den Prototyp anschließend Schicht für Schicht aus flüssigem Kunststoff auf.

Dabei sind mit diesem Verfahren auch sehr komplexe Objekte möglich.

Rapid Prototyping:
Ein anderes Verfahren ist das Rapid Prototyping, kurz RP. Wie der Name schon andeutet, geht es hier darum, den Prototyp für ein Werkstück möglichst schnell (englisch „rapid“) herzustellen. Dazu entwirft ein CAD-System am Computer das Werkstück detailgetreu, das dann mithilfe eines Lasers dreidimensional ausgedruckt wird. Als Material für die Prototypen verwenden wir in erster Linie eine bestimmte Sorte Harz.

Eine bewährte Technik für die Fertigung von Kunststoff-Prototypen ist außerdem der Spritzguss. Allerdings ist dieses Verfahren aufwändiger und teurer als der 3D-Druck. Denn für den Spritzguss müssen zunächst Formteile hergestellt werden.

Newsletter 🔔

Geben Sie ihre E-Mail Adresse ein um unsere neuen Beiträge per Mail zu erhalten. Bei Eingabe ihrer E-Mail Adresse erklären Sie sich mit der Speicherung ihrer Daten einverstanden.

Sie bestehen meist aus Aluminium. Andererseits ist der Kunststoff-Spritzguss inzwischen so ausgereift, dass sich auch die Produktion von kleinen Stückzahlen rentiert.

Die Bedeutung von Kunststoff-Prototypen (1)

Es geht um einzelne Aspekte

Bei der Fertigung von Kunststoff-Prototypen richtet sich die Aufmerksamkeit nicht auf das gesamte Endprodukt. Stattdessen konzentrieren wir uns auf bestimmte Informationen wie zum Beispiel die Funktion, die Passgenauigkeit oder das Aussehen.

Vor allem in frühen Phasen der Entwicklung gehen wir bei der Herstellung der Prototypen deshalb verschiedene Kompromisse ein, um die Kosten gering zu halten und schnelle Ergebnisse bereitzustellen.

Dazu gehört auch, dass die meisten Prototypen aus einem anderen, wesentlich einfacheren Kunststoffmaterial bestehen als später das Endprodukt.

Modelle aus dem 3D-Drucker sind eine sinnvolle Lösung, wenn es darum geht, einzelne Prototypen zu bewerten. Für Kleinserien bietet sich auch das Spritzgussverfahren an.

Die erste Kleinserie als nächster Schritt

Hat der Prototyp die wesentlichen Antworten zum Aussehen und zur Form, Funktionsfähigkeit und Passgenauigkeit des Produkts geliefert, kann die Entwicklung in die nächste Phase übergehen.

Nun können wir eine erste Kleinserie fertigen. Auf diese Weise können wir bedarfsorientierte Lieferketten planen oder eine Serienproduktion vorbereiten.

Die Chargen umfassen in dieser Phase zwischen 50 und mehreren tausend Stück. Angepasst auf den Produktionsbedarf kann die Kleinserie die benötigten Teile bereitstellen oder auch eine unregelmäßige Nachfrage bedienen. In dieser Hinsicht kann die Kleinserienproduktion bei einigen Projekten bereits das finale Produktionsverfahren sein.

Mehr informationen:  CO2-Laserschneiden in der Kunststoffverarbeitung

Vom Prototyp zur Fertigung

Wie schnell wir mit der Produktion einer Kleinserie beginnen, richtet sich in erster Linie nach der Produktentwicklungsstrategie. Dabei kommt es auch auf ein Verständnis für den Produktionsumfang an, zum Beispiel mit Blick auf die notwendige Werkzeugausstattung.

Die Fertigung einer Kleinserie mit 50 Exemplaren geht mit anderen Anforderungen einher als die Herstellung einer Charge mit mehreren tausend Stück.

In dieser Stufe bekommen wir nicht nur Informationen über die Form, die Funktionalität oder die Passgenauigkeit. Vielmehr erfahren wir auch etwas über die Machbarkeit. Ein physischer Kunststoff-Prototyp ermöglicht, zu überprüfen, ob das Produkt den geplanten Aufgaben gerecht werden kann. Gleichzeitig können wir so die Machbarkeit der Fertigung optimieren.

Spritzgusswerkzeuge:
Das wesentliche Ziel dabei ist, das Design des Prototyps so anzupassen, dass wir zum Beispiel die Spritzgusswerkzeuge schneller und kostengünstiger herstellen können. Allerdings bleibt es nicht nur bei Überlegungen, die sich auf die Werkzeuge beziehen. Auch die Optimierung der Formbarkeit spielt eine Rolle. Schon kleine Änderungen am Werkzeug oder in der Materialzusammensetzung können zu einer deutlich besseren Oberflächenqualität des Endprodukts führen oder die Ausschussquote deutlich senken.

Gute Planung zahlt sich aus

Wenn neue Produkte auf den Markt gebracht werden, ist der Druck oft groß. Das gilt auch für die Phase, in der Prototypen getestet werden. An dieser Stelle kann es sich auszahlen, nicht vorschnell zu handeln, sondern gut abzuwägen, welche Produktions- und Testanforderungen wichtig sind.

Am Ende kann das sowohl für den Gesamtzeitplan als auch für die Kostenplanung positive Effekte haben.

Optimierungen bringen oft Vorteile beim Ertrag, der Produktionsleistung und den Herstellungskosten. Beziehen wir weitere Aspekte wie zum Beispiel die Verpackung ein, kann der Nutzen zusätzlich steigen. Vor allem am Anfang eines Entwicklungsprozesses ist eine clevere Prototyping-Strategie zeitaufwendig.

Doch dieser Aufwand ist eine Investition, die sich bei der späteren Produktion in besseren Produkten, geringeren Kosten und kürzeren Fertigungszeiten äußert.