Rapid Angeboting

CAD CAM Protomold

Rapid Prototyping – Wenn es in die Prototypenphase geht, werden kleine Serien möglichst realistischer Teile benötigt. CAD CAM testete den automatisierten Angebotsprozess, den Proto Labs für schnell gelieferte Bauteile anbietet.

04. Mai 2012

Wenn es darum geht, Teile möglichst schnell zu liefern, muss der gesamte Prozess möglichst optimiert ablaufen. Sollen die Teile im Extremfall in gerade einmal 48 Stunden beim Kunden sein, verbietet sich eine langwierige manuelle Angebotserstellung von selbst, schließlich müssen dann noch eine Form gebaut und die Teile gefertigt, verpackt und versandt werden.

Proto Labs bietet zwei Services an: Am Anfang stand Protomold zur Fertigung von Spritzgussteilen. Das Unternehmen arbeitet mit CNC-Hochgeschwindigkeitsfräsanlagen und fertigt ausschließlich Aluminiumformen, die je nach Teil für Stückzahlen bis um die 10.000 Teile gut sind. Damit bietet sich das Protomold-Verfahren für Kleinserien, Prototypen oder für das »Bridge-Tooling« an, wie Proto Labs die Phase nennt, in der der Kunde auf ein großserientaugliches Spritzgusswerkzeug wartet, aber schon Teile benötigt.

Vor einiger Zeit dann erkannte Proto Labs, dass ein Bedarf für noch kleinere Serien und Metallteile besteht und sich der automatisierte Fertigungsprozess für die Aluformen auch für das Fräsfertigen von Kleinserien eignet. Das Ergebnis: Firstcut Prototype, ideal für ein bis zehn Teile aus Metall oder Kunststoff.

Der Angebotsprozess ist für beide Services geeignet, konsequenterweise kann beim Starten eines Angebotes auf einer der beiden Websites das Anfertigen eines Angebots für beide Services angestoßen werden. Das Anfordern eines Angebots ist denkbar einfach: Man klickt auf der Website den Button »ProtoQuote anfordern« – beziehungsweise »FirstQuote anfordern« – an, gibt eine E-Mail-Adresse an und lädt sein 3D-Modell hoch. Dabei kann es sich um Modelle in Neutralformaten wie IGES, STEP und STL, um Parasolid- oder ACIS-Kernelmodelle oder um Dateien in den Nativformaten von SolidWorks, AutoCAD (3D), Inventor oder Pro/Engineer handeln. Sollen Angebote für eine ganze Reihe von Teilen angefordert werden, können Modelle in den angesprochenen Formaten auch in einer einzigen Zip-komprimierten Datei hochgeladen werden.

Proto Labs hat einen Prozess entwickelt, in dem sowohl die Angebote als auch die Formen beziehungsweise Frästeile nahezu komplett automatisiert erstellt werden. Dazu betreibt das Unternehmen einen Rechnerpark, der die hochgeladenen Dateien entgegennimmt und weiterverarbeitet. Im Falle von Protomold wird automatisch analysiert, ob die Form gefertigt werden kann, und eine Entformungs- sowie eine Spritzgusssimulation durchgeführt. Dabei werden typische Spritzgussprobleme, wie große Querschnittssprünge oder Fließnähte, ebenso erkannt wie Hinterschnitte oder Bereiche, die mit Hilfe eines Schiebers gefertigt werden müssen.

Bei einem Frästeil werden automatisch Werkzeugwege erstellt und die Geometrie mit den verfügbaren Fräsern verglichen. Letzteres ist wichtig, um beispielsweise zu kleine Radien zu entdecken. Proto Labs arbeitet mit Dreiachs-Bearbeitungszentren und einem patentierten automatischen Aufspannsystem. In maximal zwei Aufspannungen lassen sich Teile auf allen sechs Seiten bearbeiten.

In beiden Fällen ist das Ergebnis eine E-Mail, in der ein Link zum eigentlichen Angebot führt. Als Testteil modellierte ich einen Halter für den Verschlusshaken eines Oldtimers, der wegen eines Querloches nicht ohne Schieber zu fertigen ist, einen sehr massiven Mittelbereich hat, aber auch sehr enge Geometrien, die für das Fräsverfahren eine gewisse Hürde darstellen sollten. Das Teil wurde in SolidWorks 2012 modelliert und hochgeladen. Innerhalb von zweieinhalb Stunden war das Protomold-Angebot im Postfach. Beim einige Tage später angeforderten Firstcut-Angebot lagen zwischen dem Absenden der Bestätigungsmail – die quasi zeitgleich mit dem Ende des Hochladens ankam – genau 29 Minuten – schneller geht es nicht.

Das Angebot besteht aus einer interaktiven Webseite. Im oberen Bereich wird das eigentliche Angebot dargestellt, darunter das Teil mit den eventuell aufgetretenen Problemen. Im oberen Bereich sind Material und Versandbedingungen sowie der daraus berechnete Preis aufgeführt. Bei Spritzgussteilen kommen die Anzahl der Formkavitäten, die Oberflächengüte und die Stückzahl der Musterteile hinzu. All diese »Rahmenbedingungen« lassen sich online verändern, der Preis wird jeweils sofort neu berechnet. Im Spritzgussbereich besteht ein Auftrag immer aus der Form und zwischen 25 und 100 Musterteilen, weitere Teile können nach der Freigabe der Muster gefertigt werden. Ein zweiter interaktiver Rechner zeigt den Preis pro Stück in Abhängigkeit von der Losgröße an. Zu jeder Charge berechnet Proto Labs eine Einrichtungsgebühr von 499, 50 Euro.

Im zweiten Teil des Angebots zeigt Proto Labs detailliert die Probleme am Modell an. Dabei nutzt das Unternehmen ein 3D-Plug-in, sodass das angelieferte Modell am Bildschirm gedreht und gezoomt werden kann. Probleme werden farbig am Modell markiert und ausführlich, leicht verständlich und mit Hinweisen zur Beseitigung beschrieben.

Spartipps inklusive

Die Analyse wies auf die Notwendigkeit eines Schiebers ebenso hin wie auf die sehr engen Radien im Mittelbereich und die Materialansammlung, die die Unterseite des Halters einfallen lassen würde. Fehlende Entformungsschrägen werden dargestellt und die für die verschiedenen Oberflächenqualitäten nötigen Entformungswinkel beschrieben. Direkt darunter lässt sich ein aktualisiertes Modell hochladen.

Das Angebot lässt sich drucken oder als PDF speichern, dabei fiel auf, dass im ProtoQuote-PDF Ansichten der Problemzonen enthalten waren, in FirstQuote nicht.

Der Preis inklusive 50 Musterteile sank nach Entfernen des Querloches von über 3.500 auf unter 1.600 Euro – hier lohnt sich also eventuell manuelles Nacharbeiten der Teile. Dasselbe Teil als Kunststoff-Frästeil hätte in einer 50-Stück-Serie 3.575 Euro gekostet, der Werkstoff Aluminium verteuert den Auftrag auf über 5.800 Euro. Alle Angaben beziehen sich auf die preiswerteste Lieferzeit von maximal 15 Tagen.

Proto Labs bietet mit Protomold und Firstcut eine Möglichkeit an, sehr schnell zu Teilen zu kommen, die im Gegensatz zu gesinterten oder gedruckten Rapid-Prototyping-Teilen in produktionsnahen Fertigungsprozessen gefertigt werden und entsprechend realitätsnah sind. Die Geschwindigkeit, in der man ein Angebot in Händen hält, ist atemberaubend. Das Angebot selbst ist mit interaktivem Preisrechner, 3D-Modell und Tipps, wie die Qualität des Teils verbessert werden kann, nicht nur übersichtlich und vollständig, sondern gibt dem Anfragenden die Möglichkeit, den Preis beispielsweise durch Ändern des Materials selbst zu optimieren – wo bekommt man denn so ausführliche Beratung, wie ein Auftrag preiswerter wird?

Erschienen in Ausgabe: 03/2012