Prototypen im 3D-Druck (Rapid Prototyping)Formartikel & Flachdichtungen schnell, flexibel, werkzeuglos

Definition und Bedeutung in der Industrie

Inhalt

Prototypen im 3D-Druck ermöglichen das werkzeuglose, schnelle und kosteneffiziente
Validieren von Geometrie, Passung und Funktion – ideal für Formartikel und
Flachdichtungen. Durch kurze Zyklen und schnelle Lieferzeiten lassen sich Änderungen/Anpassungen früh umsetzen, bevor Serienwerkzeuge beauftragt werden. Diese Seite erklärt Begriffe, Verfahren, Materialwahl (Filament/Harz/Pulver), DfAM-Regeln und Prüfmethoden.

Was ist ein Prototyp im 3D-Druck?

Ein 3D-gedruckter Prototyp ist ein frühes Funktions- oder Geometriemuster, das ohne Serienwerkzeug
gefertigt wird. Ziel ist die risikoarme Validierung (Montage, Dichtfunktion, Ergonomie,
Toleranzbreite), bevor in Formen, Stanzwerkzeuge oder teure Prüfaufbauten investiert wird.

Arten von Prototypen (Fit-Form-Function)

TypZielBeispielHinweis
Form-PrototypGestalt/Ergonomie prüfenGehäuseschutzkappe, Dichtlippen-VorformOberflächenbild entscheidend, Materialeigenschaften zweitrangig
Fit-PrototypPassung/Montage prüfenFlachdichtung auf Flansch, O-Ring-Sitz in NutToleranzen und Einbauräume realitätsnah abbilden
Function-PrototypFunktion unter Last prüfenDichttest mit Kompression/Vakuum/DruckWerkstoffkennwerte und Kompressionsweg beachten
Werkstoff-ScreeningMaterialverhalten vergleichenTPU vs. flexibles Resin für Dichtungen3D-Druck-Werkstoffe ≠ Serienmischungen; Transfer beachten

Verfahren & Materialien (Filament/Harz/Pulver)

VerfahrenMaterialbeispieleStärkenTypische Toleranz*
FDM/FFF (Filament)TPU/TPE (Shore A ~85–98), PETG, PP, PC, PA-CFSchnell, günstig, elastische Muster (Dichtlippen/O-Ring-Geometrien)≈ ±0,2 mm + 0,2 % (Layer 0,15–0,30 mm)
SLS (Pulver)PA12Gute Maßhaltigkeit, isotropere Eigenschaften; Träger/Lehren/Geometrien≈ ±0,15 mm + 0,15 % (Layer 0,10–0,12 mm)
SLA/DLP (Harz)Flexible Resins (Shore A 50–80), Tough/StandardSehr feine Kanten & glatte Flächen (Dichtflächen-Mockups)≈ ±0,10 mm (Layer 0,05–0,10 mm)

*Richtwerte – abhängig von Bauteilgröße, Orientierung, Nacharbeit und Maschinenkalibrierung.

DfAM – Design for Additive Manufacturing (Kurzleitfaden)

  • Wandstärken: TPU/TPE ≥ 0,8–1,2 mm; Harz/SLS je nach Geometrie
  • Radien/Entschärfungen: r ≥ 0,6 mm an Kanten; Kerbwirkung vermeiden
  • Layer-Orientierung: Dichtkante quer zur Layerung → bessere Abdichtung
  • Kompression: Ziel-Vorpressung für Dichtungen typ. 10–25 % (materialabhängig)
  • Bohrungen/Schlitze: Ø ≥ 2 × Layerhöhe + 0,2 mm Nacharbeit vorsehen
  • Bauteilorientierung: Sicht/Dichtflächen oben; Stützstrukturen von Dichtflächen fernhalten

Toleranzen, Oberflächen & Qualitätssicherung

MerkmalRichtwert/VerfahrenPrüfungHinweis
Maßhaltigkeitsiehe Tabelle obenMaßbericht (n-Teile), 3D-Scan/CMMSerien-Toleranzen nicht 1:1 erwartbar
Shore-HärteTPU/TPE: A 85–98 · Resin: A 50–80MSA auf Shore-MessgerätTemperatur & Probe beeinflussen Ergebnis
Oberfläche DichtkanteFDM: nacharbeitbar · SLA: sehr feinRa Ziel 0,8–3,2 µmOptional: Schleifen/Versiegeln
DichtheitKompressions-/LecktestDruck/Vakuum/UnterwasserVorpressung dokumentieren

Dichtungsspezifische Hinweise (Formartikel & Flachdichtungen)

  • Materialtransfer: 3D-Druck-Werkstoffe sind surrogate; Serienfreigaben (z. B. KTW-BWGL/WRAS/FDA/UL 94) gelten nur für geprüfte Serienmaterialien.
  • Dichtlippen: Vorpressung 15–25 % anstreben; Lippenspitzen abrunden.
  • Flachdichtungen: So dünn wie möglich – so dick wie nötig (Unebenheiten).
  • DVR Druckverformungsrest: Bei TPU/Resin im Test berücksichtigen
  • Medienkontakt: Für Funktionsnachweise ggf. PA12-Aufnahme + TPU-Einsatz kombinieren.

Ablauf: Von der CAD-Datei zum Muster (5 Schritte)

  1. Datencheck & DfAM: STEP/STL/3MF prüfen, Dichtflächen definieren, Toleranzfeld klären.
  2. Material/Verfahren wählen: TPU/TPE (flexibel), PA12 (formstabil), Resin (feine Oberfläche).
  3. Produktion: Druckparameter (Layer, Füllung, Orientierung) projektbezogen.
  4. Finish & Messung: Entpulvern/Waschen, ggf. Schleifen/Versiegeln, Maßbericht/Scan.
  5. Review & Iteration: Anpassungen umsetzen; Express-Zyklus typ. 24–72 h.

Nutzen & Wirtschaftlichkeit

  • Werkzeugkosten sparen: Keine Form-/Stanzwerkzeuge in der Frühphase
  • Schnelle Lieferzeiten: Muster in Stunden/Tagen statt Wochen
  • Flexible Änderungen: Geometrie/Parameter kurzfristig anpassbar
  • Risikoarm: Serienfehler früh vermeiden und ohne große Kosten beseitigen

FAQ – Prototypen (3D-Druck)

Sind 3D-gedruckte Prototypen seriengleich?

Nein. Sie simulieren Geometrie und Funktion, Materialeigenschaften können abweichen. Serienfreigaben erfolgen im eigentlichen Werkstoff.

Welche Dateiformate werden akzeptiert?

STEP, STL, 3MF, IGES – Einheit in mm, Toleranzfeld und Materialwunsch angeben.

Wie realistisch sind Dichttests?

Sehr aussagekräftig für Passung/Vorpressung. Für Medien-/Trinkwasser- Nahrungsmittelkontakt sind Serienwerkstoffe mit Nachweisen erforderlich.

Kontaktformular

Der einfachste Weg, um mit uns in Kontakt zu treten. Wir bemühen uns um schnellstmögliche Bearbeitung Ihrer Anfrage.

Adresse

SIEGEL Dichtungen Gummi- und Kunststofffabrik GmbH Lagerhausstraße 7-9 (Halle 6) 63589 Linsengericht-Altenhaßlau

Sie sehen gerade einen Platzhalterinhalt von Google Maps. Um auf den eigentlichen Inhalt zuzugreifen, klicken Sie auf die Schaltfläche unten. Bitte beachten Sie, dass dabei Daten an Drittanbieter weitergegeben werden.

Mehr Informationen