Prototypenbau & -erprobung

Erklärung

Ein Prototyp entspricht einem meist vereinfachten Versuchsmodell eines geplanten Produktes/Bauteils, das je nach Ausführung funktionsfähig ist und/oder dem Endprodukt gestalterisch in Form und/oder Größe gleicht. Modelle und Prototypen werden benutzt, um den aktuellen Entwicklungsstand zu evaluieren und um Funktionen und Gebrauchstauglichkeit und seriennahe Eigenschaften zu testen.

Auch Form und Proportion, gestalterische Anmutung und Akzeptanz beim Anwender können dadurch vor der endgültigen Ausarbeitung überprüft werden. So kann man frühzeitig verbindliche Voraussagen bzgl. Stabilität, Design und Herstellbarkeit treffen.

Prototypen ermöglichen Korrekturen, bevor die Werkzeuge für die Serienfertigung gebaut werden und sind dadurch ein bedeutender Design-Entwicklungsschritt.

Sie dienen der …
… Erprobung zur Absicherung von Produkten und Bauteilen (Bauteilerprobung hat eine enorme Bedeutung für die Entwicklung von innovativen Produkten und Bauteilen. Wichtige Kriterien sind die funktionalen Anforderungen und die fertigungsgerechte Auslegung, sowie Nachweise über Belastbarkeit, Festigkeit, Haltbarkeit, Beanspruchungs- und Lebensdauer der Einzelkomponenten/des Gesamtprodukts)

… Erarbeitung der Versuchs- und Erprobungsabläufe.

… Auswertung der Prüfergebnisse.

… Ermittlung von Materialeigenschaften und -akustik (Geräuschanalyse/ Sounddesign)

siehe auch unter: BASICS / Rapid Prototyping

Ziel

Ziel des Baus und der Erprobung von Prototypen ist Kostenersparnis durch Reduktion von Fehlern und Beschleunigung von Entwicklungsprozessen, da Konstruktions- und Designfehler relativ frühzeitig erkannt werden können.

Durch die realitätsnahen Modelle können Entscheider überzeugt werden, Impressionen und Diskussionsgrundlagen für Design, Haptik, Ergonomie, Anmutung, Geometrie, Maßstab und Gewicht werden verständlich dargestellt. Zudem kann das Zusammenspiel von Komponenten und Bauteilen veranschaulicht und getestet werden.

Vorgehen

Zur schnellen Herstellung von Prototypen für Modellbau, Prototyping, Funktionsmuster, Kleinserien, seriennahe Prototypen und entwicklungsbegleitende Modelle stehen folgende Verfahren zur Verfügung:

Virtual Prototyping bzw. digital Prototyping (computerbasierte Simulation)
Rapid Prototyping/Prototyping mit folgenden Fertigungsverfahren:
- Spanende Bearbeitung (CNC)
- CAM: Programmierung und Fräsen von Freiformflächen
- Blechbearbeitung und Schweißen
- Lackieren
- Schleifen, Polieren, Oberflächenveredelung
- Vakuumgießen in Kleinserien
- Feinguss in Aluminium und Magnesium
- Gießharz-Laminat-Technik
- Bauteile aus Faser-Kunststoff-Verbund (GFK, CFK)
- Kunststoff-Tiefziehen
- Hartschaumbearbeitung

Prototypen werden je nach Zweck unterschieden:

Designprototyp: Modell zur Überprüfung und Kommunikation der optisch-ästhetischen Wirkung.
Geometrischer Prototyp: Maßgenaues Modell, dass ersten Benutzungs-, Ergonomie- und Montagetests dient.
Funktionsprototyp: Modell, das Funktionen des späteren Produkts aufweist.
Funktionsmuster: Modell, dass zum Test von Teilfunktionen des Produkts dient.
Technischer Prototyp: Modell, dass dem Endprodukt bereits nahezu gleicht.
Software- und Servicedesign-Prototyp: Modell zum Testen der Usability von Programmen und Dienstleistungen.

Tipp

Viele Entscheidungen können mittlerweile durch einen digitalen Prototyp getroffen werden.
Um die Ästhetik, die Funktionen und die Ergonomie eines Produktes zu erleben und entsprechende Erfahrungen zu machen, sind Prototypen aber absolut unerlässlich.
Es gibt unterschiedlichste Arten von Prototypen, um Konzepte zu verifizieren – vom Hartschaummodell bis zum realistisch belastbaren Prototypen. Neben den klassischen Fertigungsmethoden (Drehen, Fräsen, Bohren, Schleifen…) kann man auch modernste Rapid-Prototyping-Verfahren nutzen.

WICHTIG: Das richtige Modell zum richtigen Zeitpunkt der Entwicklung.

Quellen