Tiefere Einblicke in die digitale Designanalyse

Montag, 2. November 2020 Matthew Hatch

Wir haben eine völlig neue digitale Fertigungsplattform eingeführt, die darauf ausgelegt ist, alle Schritte des Design- und Herstellungsprozesses für Sie zu beschleunigen. Wenn Sie so weit sind, Ihre Teile herstellen zu lassen, dann interagieren Sie mit uns als Erstes über unsere frisch optimierte E-Commerce-Angebots- und Bestellanwendung. Sie ist das Kernstück unseres softwaregesteuerten, digitalen Front-End-Fertigungsprozesses, der der eigentlichen automatisierten Produktion vorgelagert ist.

In unserem ersten Blog-Posting sprachen wir über grundlegende Aspekte der Navigation, Organisation und Kollaboration innerhalb der Plattform. In diesem zweiten Artikel unserer Reihe schauen wir uns den wohl wichtigsten Vorteil der Plattform einmal genauer an, von dem Sie zwischen Ihrer Anfrage und Ihrer tatsächlichen Bestellung profitieren: unsere automatisierte, interaktive Designanalyse. Wie Sie sehen werden, hat unsere Plattform mit dieser Neuauflage eine moderne Oberfläche sowie ein paar neue Funktionen erhalten, die für Sie nützlich sein könnten.

So erhalten Sie Ihre Designanalyse

Zuallererst möchten wir darüber sprechen, wie Sie überhaupt zu Ihrer kostenlosen Designanalyse kommen. Melden Sie sich einfach unter protolabs.de an und laden Sie einen Teileentwurf hoch. Wählen Sie dann die wichtigsten Parameter, wie Materialien, Menge, Oberflächenfinish und Lieferzeit, aus und fordern Sie ein Angebot an. Innerhalb kurzer Zeit werden Sie per E-Mail darüber informiert, dass Ihr Angebot inklusive einer 3D-Analyse Ihres Designs fertiggestellt ist. Der gesamte Prozess erfolgt schnell, intuitive und unkompliziert, was sich zu traditionellen Herstellern oft unterscheidet.

Einfach ausgedrückt, liefert die digitale Designanalyse Feedback zur Geometrie Ihrer CAD-Datei, um so die Machbarkeit zu erhöhen. Bei unserer neuen Plattform wurde die Designanalyse optimiert. Sie schafft jetzt noch mehr Klarheit bei Designentscheidungen. Wir haben den Überarbeitungs- und Re-analyseprozess verbessert und so die Design-Feedbackschleife erheblich beschleunigt. Durch die Analyse und die daraus resultierenden Anpassungen am Design lassen sich die Herstellungszeit und die Produktionskosten senken.

Aber manchmal gibt es bei Ihrem Design einfach keine kritischen Herstellbarkeitsprobleme. Keine notwendigen Änderungen. Noch nicht einmal empfohlene Änderungen. Dann haben Sie den Nagel auf den Kopf getroffen. In anderen Fällen allerdings kann es sein, dass Sie das Design etwas optimieren müssen. Ihre Teile ändern beim Durchlaufen der Stadien Konfiguration, Analyse, Prüfung und Genehmigung ihren Status, der mit einem Farbcode angezeigt wird. Der letztendlich für Ihre Teile angestrebte Status Bereit zur Fertigung wird grün angezeigt. Die Farben haben folgende Bedeutung:

  • Weiß = Konfiguration erforderlich. Alle neu hochgeladenen Teile haben zunächst den Status Weiß. Diese Teile müssen konfiguriert und ggf. zur Analyse übermittelt werden.

  • Grau = Machbarkeitsanalyse wird ausgeführt. Teile mit Status Grau werden gegenwärtig von unserem Team analysiert, um Machbarkeitsprobleme, Lieferzeiten und Preise zu ermitteln. Wenn das Angebot mit allen Teilen zur Prüfung bereit ist, werden Sie von uns per E-Mail benachrichtigt.

Grün = Bereit zur Fertigung. Die Teile haben die Analyse- und Angebotsphase durchlaufen und brauchen nicht mehr geprüft oder genehmigt zu werden. Wenn alle Teile in einem Angebot dieses Stadium erreicht haben, können Sie zur Kasse gehen

  • Gelb = Prüfen und genehmigen. Teile mit dem Status Gelb sind fast fertigungsbereit. Sie brauchen nur noch die Machbarkeitsanalyse zu prüfen, die Mitteilungen zu genehmigen und die Anordnung von Angusskanal und Auswerfern zu akzeptieren. Hier wählen Sie ggf. auch Gewindeoptionen aus. Nach der Genehmigung erhalten die Teile den Status Grün.

  • Rot = Überarbeitung erforderlich / Nicht machbar. Teile mit dem Status Rot können wir leider nicht herstellen. Bitte prüfen Sie die Machbarkeitsanalyse, um zu erfahren, wie Sie das Design Ihres Teils ändern können, damit es von uns gefertigt werden kann. Sie können dies auch mit einem unserer Anwendungstechniker besprechen. Bitte nehmen Sie Kontakt auf.

  • Schwarz = Abgelaufen. Bei Teilen mit Status Schwarz ist das Preisangebot abgelaufen. Bitte übermitteln Sie die Datei erneut, um ein neues Angebot anzufordern. Danke!

Wir schauen uns viele Variablen an und machen Sie unter Berücksichtigung des Fertigungsservice auf Merkmale aufmerksam, die potenziell zu Problemen führen können. Bei Änderungsempfehlungen müssen Sie Ihr Design ändern, um die Machbarkeit zu verbessern, oder eventuelle Abstriche am Teil in Kauf nehmen, wenn Sie keine Änderungen vornehmen. Bei notwendigen Änderungen müssen Sie die Teilegeometrie auf der Grundlage des Feedbacks berichtigen und eine neue CAD-Datei hochladen, um mit Ihrer Bestellung fortzufahren.

Wenn Sie Ihre Designanalyse öffnen, wird Ihnen wahrscheinlich als Erstes rechts auf dem Bildschirm ein schönes, dreidimensionales Modell Ihres Teils ins Auge springen. Sie können das Teil in jeder Richtung bearbeiten. Probieren Sie es aus: Drehen, vergrößern und verkleinern Sie den Entwurf und machen Sie sich mit den Steuerelementen vertraut. Außerdem können Sie:

  • Orthogonale Ansichten ändern
  • Die Transparenz des Teils reduzieren oder erhöhen und die Bereiche mit Herstellbarkeitsproblemen gesondert betrachten
  • Zwischen metrischen und angloamerikanischen Maßangaben hin- und herspringen
  • Auf Tastenkürzel zugreifen
  • Als PDF anzeigen
Häufige Tipps in Ihrer Designanalyse

Nachdem Sie sich ein bisschen umgesehen haben, schauen wir uns jetzt ein paar der Tipps an, die Ihnen vorgeschlagen werden könnten.

Teil überschreitet Grenzen. Für jeden unserer Fertigungsprozesse gibt es minimale und maximale Teilegrößen und einige weitere Designrichtlinien, die eingehalten werden müssen und auf unserer Website abrufbar sind.

Dünne und dicke Bereiche und Wände. Während eine zu große Wandstärke bei der CNC-Bearbeitung und dem 3D-Druck weniger problematisch ist, können zu dünne oder zu dicke Wände und Merkmale bei Spritzgussteilen zu Schwierigkeiten führen. Gut konzipierte Teile haben, sofern möglich, eine einheitliche Wandstärke. Darüber hinaus sollte die Wandstärke bei keinem Spritzgussteil aus Kunststoff weniger als 40 bis 60 Prozent der Stärke benachbarter Wände betragen. Sie sollte außerdem innerhalb der empfohlenen Dickenbereiche für den ausgewählten Werkstoff liegen. Werden diese Regeln nicht beachtet, können Fehler wie Gussgrate, Einfallstellen und Bindenähte das kosmetische Erscheinungsbild Ihrer Teile beeinträchtigen.

Keine Formschräge. Die Formschräge – eine Verjüngung an den Flächen von Teilen, die verhindert, dass diese beim Auswerfen aus dem Werkzeug durch Kratzen beschädigt werden – ist ein weiterer wichtiger Designaspekt beim Spritzgießen. Ohne Formschräge kann es zu Schleifspuren, Verformungen durch Spannungen beim Auswerfen und anderen Problemen kommen. Als Faustregel gilt 1 Grad Formschräge pro 25,4 mm Hohlraumtiefe. In der Designanalyse werden Bereiche ohne Formschräge hervorgehoben, damit sie anschließend geändert werden können.

Textur. Bei strukturierten Merkmalen empfehlen wir größere Formschrägewinkel, um den Teileausstoß beim Spritzgießen zu unterstützen und kosmetische Fehler zu vermeiden.

Rundungen. Das Hinzufügen von Rundungen – also abgerundeten Kanten oder Ecken – ist ein natürliches Element des Fräsverfahrens, egal ob eine Form gefräst oder das eigentliche Teil bearbeitet wird. In Ihrer Designanalyse werden wir im 3D-Modell die Bereiche hervorheben, in denen diese Rundungen auftreten. Beim Spritzgießen fügen wir manchmal Rundungen hinzu, um den Durchfluss des thermoplastischen Kunststoffs durch die Form zu unterstützen. Beim 3D-Druck sind Rundungen weniger wichtig. Wenn Sie jedoch vorhaben, mit Ihrem 3D-Druck-Design auch größere Mengen an Spritzgussteilen zu produzieren, sollten Sie diesen Aspekt im Hinterkopf behalten.

Form-Flussanalyse. Ein weiteres Element des Teiledesigns, das wir analysieren und zu dem wir Ihnen ein wertvolles erstes Feedback geben, betrifft den Formfluss des Kunststoffs durch die Form. Sie sehen den Einspritzdruck in allen Bereichen Ihres Teils, das durch die Farbcodierung einem Regenbogen ähnelt. Um den Einspritzdruck zu verringern und den Kunststoffdurchfluss durch die Form zu erleichtern, empfehlen wir Ihnen ggf. Designänderungen, z. B. bei der Wandstärke oder anderen Merkmalen. Wir vermeiden Gussgrate oder kurze Einspritzungen, also ein unvollständiges Füllen von Geometrien mit Kunststoff, das zu kurzen oder fehlenden Merkmalen führt. Auch hier hilft eine Vorabanalyse vor Beginn der Produktion, eventuell notwendige Änderungen vorzunehmen und den Herstellungsprozess zu beschleunigen.

Materialrückstände. Wenn Ihr Teil für die CNC-Bearbeitung bestimmt ist, kann Ihnen dieser Hinweis über den Weg laufen. Wir ermitteln den Anteil der Bereiche, die gefräst werden und derer, die unbearbeitet bleiben und somit von Ihrem Originalentwurf abweichen. Bereiche, in denen Material zurückbleiben wird, werden rot hervorgehoben. Jetzt können Sie Ihren Entwurf ändern oder bei Ihrem vorhandenen Design bleiben.

Zur Fertigung an Drehmaschine geeignet. Ihr Teiledesign lässt sich möglicherweise am besten an einer CNC-Drehmaschine umsetzen. In Ihrer Designanalyse teilen wir Ihnen mit, ob dies der Fall ist. Sie können sich aber auf jeden Fall auch für das Fräsverfahren entscheiden. Zylindrische Teile sind in der Regel gute Kandidaten für das Drehverfahren, das die Oberflächenqualität insgesamt verbessern kann. Außerdem verfügen unsere CNC-Drehmaschinen – darunter moderne Mazak-Drehmaschinen – über angetriebene Werkzeuge für Merkmale, wie auf der Achse liegende, axiale und radiale Bohrungen.

Gewindegeeignete Merkmale bei der CNC-Bearbeitung

Zerspanungsteile können jetzt einfacher als jemals zuvor mit Gewinden versehen werden. Diese Option ist bei unseren Kunden im Bereich der CNC-Bearbeitung sehr beliebt. In unserer Designanalyse können Sie ganz einfach markieren und festlegen, für welche Löcher Sie ein Gewinde benötigen. Klicken Sie dazu auf Ihr 3D-Modell (oder treffen Sie eine Auswahl in einer Lochliste), um sich die Auswirkungen auf die Kosten in Echtzeit anzeigen zu lassen.

Wir bieten eine begrenzte Auswahl an UNF-, UNC- und metrischen Gewinden sowie Drahtgewindeeinsätzen und Einsätzen mit Sperrkeilen an (die Einsätze werden von uns jedoch nicht bereitgestellt oder eingebaut). Bei Fräs- und Drehteilen müssen Gewindebohrungen im Modell mit dem richtigen Durchmesser ausgewiesen werden. Die Gewindeoptionen sind bei Fräs- und Drehteilen allerdings unterschiedlich. Nähere Informationen zu den Gewindeoptionen bei der CNC-Bearbeitung finden Sie in unserem umfassenden Leitfaden für Gewinde.

Anordnung von Angusskanal und Auswerferstiften beim Spritzguss

Bei Spritzgussteilen führen Sie die Entwurfsprüfung Ihrer Anguss- und Auswerferanordnung jetzt direkt in Ihrer Designanalyse vor dem Absenden Ihrer Bestellung durch! Während dies in unserer vorigen Plattform ein zeitintensives Hin und Her sein konnte, erfolgt die Bestätigung jetzt direkt in Ihrem Angebot. Auch hier lautet unser Ziel, die Bestellung von Teilen für Sie so unkompliziert wie möglich zu gestalten.

In Ihrer Designanalyse werden Sie aufgefordert, die Anguss- und Auswerferanordnung zu prüfen. Hierfür markieren wir in Ihrem 3D-Modell die Position des Angusskanals in den Farben Gelb und Rot. Außerdem werden links im Bildschirm spezielle Anmerkungen zum verwendeten Angusstyp, wie z. B. Kegelanguss oder Kantenanguss, angezeigt, und Sie werden darauf hingewiesen, dass an der Oberfläche in der Regel ein kleiner Angussrest zurückbleibt. Sie können die Anordnung kommentieren, indem Sie auf einen Bereich Ihres 3D-Modells klicken oder mit dem nächsten Schritt, der Platzierung von Auswerferstiften, fortfahren.

Hier markieren wir mit gelben Kreisen alle Bereiche in Ihrem 3D-Modell, in denen zum Auswerfen Ihrer Teile aus der Form Stifte verwendet werden. Bitte beachten Sie, dass Auswerferstifte normalerweise kleine Einkerbungen an der Oberfläche Ihrer Bauteile hinterlassen. Auch die von uns empfohlene Platzierung von Auswerferstiften können Sie kommentieren, oder Sie fahren mit der Zustimmung fort. Schließlich können Sie eine PDF herunterladen, um Ihr Design zu prüfen. Markieren Sie zum Schluss das Genehmigungskästchen – und fertig! Wenn Sie Kommentare eingefügt haben, werden diese zur Durchsicht an unser Team gesendet, das auf der Grundlage Ihrer Rückmeldung eine überarbeitete Anordnung erstellt.

On-Demand-Fertigung für den Kleinserienspritzguss

Wir bieten zwei Spritzgussoptionen an. Eine eignet sich am besten für kleinere Teilemengen, die oftmals mit der Prototypenherstellung verbunden sind. Die andere ist für größere Stückzahlen geeignet, wie sie bei der Kleinserienproduktion, der so genannten On-Demand-Fertigung (ODM), üblich sind. Während die Formen selbst ähnlich sind, variieren Stückzahl, Lebensdauer, Qualitätsdokumentation und Preise je nachdem, welche Serviceoption Sie auswählen. Die richtige Option hängt von Ihren Projektanforderungen ab. Schauen wir uns kurz an, welche Vorteile die On-Demand-Fertigung bietet und wie Sie diese Option in Ihrem Angebot auswählen.

Wenn Sie ein Angebot einholen, können Sie die Lebensdauer Ihres Werkzeugs auswählen: entweder begrenzt oder unbegrenzt. Sie haben sogar die Möglichkeit, Ich entscheide mich später zu wählen. In diesem Fall helfen wir Ihnen dabei, die beste Werkzeugoption zu ermitteln. Durch Auswahl von „unbegrenzt“ entscheiden Sie sich für unsere ODM-Option. Hier können Sie außerdem die Anzahl der Musterteile auswählen und festlegen, ob Sie eine Einfach- oder Mehrfachform (bis zu acht Kavitäten) benötigen.

Als Entscheidungshilfe haben wir ein völlig neues Preiskurven-Tool entwickelt, das Rapid Prototyping- mit ODM-Optionen vergleicht. Damit haben Sie einen vollständigen Überblick über die Gesamtkosten (TCO) Ihrer Spritzgussteile über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg. Beim Anpassen der Gesamtmenge werden Ihnen die Auswirkungen auf die Kosten in Echtzeit angezeigt. Und da Sie bei größeren Mengen Kosten sparen, eignet sich die On-Demand-Fertigung für die Anlaufphase, bevor Sie zur Großserienproduktion (außerhalb von Protolabs) übergehen. Darüber hinaus sorgen eine Reihe von Sekundärdienstleistungen für einen umfassenderen ODM-Service.

Änderungsvorschlag von Protolabs für das Spritzgießen

Der letzte Bereich, über den wir gerne sprechen möchten, sind unsere so genannten Änderungsvorschläge von Protolabs, die Ihnen helfen sollen, das Teiledesign und die Materialauswahl bei Spritzgussteilen zu verbessern und wiederum den gesamten Herstellungsprozess zu beschleunigen. Dabei handelt es sich um Änderungsvorschläge zu Ihrer Teilegeometrie, um sicherzustellen, dass Ihr Design mit den Möglichkeiten unseres digitalen Fertigungsprozesses kompatibel ist. Wenn an Ihrem Bauteil Änderungen notwendig sind und es für Änderungsvorschläge von Protolabs in Frage kommt, senden wir Ihnen ein bereits überarbeitetes Modell zu, das Sie im Rahmen Ihrer Designanalyse überprüfen können.

Abhängig vom ursprünglichen CAD-Modell stellen wir Ihnen in der Regel STEP-, IGES- und SolidWorks-Dateien zur Verfügung. Wenn Ihnen die Änderung gefällt und keine weiteren Änderungen mehr vorgenommen werden müssen, können Sie fortfahren, indem Sie die Überarbeitungen annehmen und Ihre Teile bestellen. Wenn Ihnen die vorgeschlagenen Änderungen zwar gefallen, Sie für die Bestellung aber lieber Ihre eigene Quelldatei verwenden möchten, dann laden Sie das CAD-Modell aus Ihrem Angebot herunter, aktualisieren Sie Ihre eigene Quelldatei gemäß den Änderungsvorschlägen von Protolabs und laden Sie sie erneut hoch. Sie müssen deshalb ein neues Angebot einholen, um zu gewährleisten, dass das Angebot mit dem Teil übereinstimmt. Sie sollten aber ein aktualisiertes Angebot zurückbekommen, an dem keine weiteren Änderungen vorgenommen werden müssen – einer Bestellung Ihres Bauteils steht dann nichts mehr im Wege.

Wenn Ihnen die Änderungsvorschläge von Protolabs nicht gefallen (oder Sie sie nicht annehmen können), können Sie Designhinweise auflösen, indem Sie die Geometrie Ihres Teils im Sinne der Hinweise und Änderungsvorschläge von Protolabs ändern und Ihr Teil erneut hochladen. Oder Sie nehmen telefonisch unter +49 (0) 89 90 5002 0 oder per E-Mail an [email protected] Kontakt mit einem unserer Anwendungstechniker auf, um alternative Lösungen zu besprechen. Änderungsvorschläge von Protolabs sind völlig kostenlos (!), d. h. für Überarbeitungen von Geometrien fallen keine Mehrkosten an. Durch manche Änderungen kann sich der Herstellungspreis erhöhen oder verringern. In der Praxis fallen die Preisänderungen bei kleinen Überarbeitungen an der Geometrie aber meistens nicht ins Gewicht.

Uns ist klar, dass dies viel Stoff war. Wir hoffen aber, dass wir Ihnen hiermit einen ersten Überblick darüber geben konnten, wie unsere Designanalyse aussieht, wie Sie das Feedback auswerten und wie Sie sich die vielen Möglichkeiten innerhalb unseres Angebots zunutze machen.

Haben Sie ein aktuelles Projekt vorliegen? Dann laden Sie jetzt einen Teileentwurf hoch. Wenn Sie noch nicht ganz so weit sind, schauen Sie sich unser Angebotsbeispiel an, mit dem Sie die Plattform und die interaktive Designanalyse in der Praxis testen können.