Funktionelles Design beschreibt vor allem den Prozess allgemeine Annahmen von Detaillösungen zu untersuchen. Ob die Idee auch in der Realität umsetzbar ist kann man nur feststellen, indem man Modelle erstellt und so deren spezifische Funktionalität testet. Solche Tests sind wichtig während der Prototypenentwicklung eines neuen Produkts. Mit dem Aufkommen von 3D-Druck Technologien auf dem Markt wurden zeitgenössische Industrieherstellungsverfahren auf einmal für jedermann zugänglich.
Durch die Möglichkeit der nahtlosen und schnellen Materialisierung des digitalen Modells ist 3D-Druck besonders geeignet, um Design-Ideen in der Realität zu testen bevor sie in die Serienproduktion gehen. Die generative Fertigung kann also der Design-Entwicklung in jeglicher Art hilfreich sein. Von der Biologie zur Automobilindustrie - vor Allem aber in der Landschaftsarchitektur kann man heutzutage detaillierte mechanische Teile herstellen lassen. Das einzige "Problem" ist die Auswahl des geeigneten 3D-Druckverfahrens und dem passenden Material, das aus einer breiten Reihe von Möglichkeiten auszuwählen ist, die stark abhängig von der Bauart und dem entsprechenden Prototyping-Verfahren sind.
Mithilfe eines 3D-Modells kann festgestellt werden, ob die Turbine auch in der Realität funktioniert.
3D-Druck ermöglicht es ineinandergreifende Teile zu erstellen, die in der Herstellung von komplexen mechanischen Systemen verwendet werden können. Dies ermöglicht die Erstellung von Prototypen mit Teilen ohne besondere Verbindungen zwischen den Elementen, die aber trotzdem beweglich sind.
3D-Druck ermöglicht es, Modelle in verschiedenen Materialien zu erzeugen, das kann oft helfen, die richtige Lösung für das Endprodukt zu finden. Wenn man bedenkt, dass der 3D-Druck noch gar nicht so lange präsent ist, steht trotzdemeine respektable Anzahl von Materialien zur Verfügung- und es werden laufend weitere entwickelt. Beispielsweise eine breite Palette von Kunststoffen mit unterschiedlichen Eigenschaften (elastisch, transparent, etc.), Harze, Metalle (Titan, Stahl), Gemische aus Kunststoff und natürlich andere Materialien wie Gips, Holz oder Fiberglas. Die Auswahl der geeigneten Produktionstechnologie hängt hauptsächlich von ästhetischen, funktionalen Eigenschaften und den mechanischen Eigenschaften ab. Ein 3D-Druck in Stahl oder Titan ist zum Beispiel für die Herstellung von Schmuck oder kleineren Metallgegenständen geeignet. Ein 3D-Druck mit Keramik ist für die Erzeugung von Schalen oder Vasen besonders empfehlenswert.
Ein Designkunstwerk, dass auch funktioniert - die SST 800 Dampfturbine von Siemens.
Prototyping ist ein iterativer Prozess, bestehend aus der Schaffung einer zunehmend verbesserten Version des getesteten Produkts. In weiteren Phasen werden die Produktstudie und die möglichen Fehler korrigiert. Während dieses Prozesses werden Funktionsprototypen geschaffen, also Modelle, die die Nutzung eines Objekts zeigen. Dies entspricht der Überprüfung der Design-Annahmen in der Realität. Für diese Design-Phase ist der 3D-Druck bestens geeignet, dank der Geschwindigkeit und Portierung von virtuellen Objekten in die reale Welt. Ästhetik oder Qualität hat hier geringere Bedeutung. Sobald der gesamte Prozess zu einem Prototyp ohne Designfehlern führt, wird das Objekt in der Produktion umgesetzt.
Ästhetik und Funktionalität schließen sich nicht aus
Die Version des Objekts, die schlussendlich zum Endprodukt wird, wird oft durch die Verwendung von anderen Techniken kompiliert. Vor allem für Objekte aus Kleinserien oder Einzelstücke ist 3D-Druck oft die beste Wahl. Die Technologie kann leicht mit anderen Herstellungsverfahren wie etwa dem Gießen kombiniert werden.
Klassische subtraktive Fertigungsmethoden wie Schneiden oder Fräsen können ebenfalls verwendet werden. Beispielsweise die CNC-Bearbeitung ermöglicht die Produktion von Endobjekten aus massivem Metall, Stein oder Holz. Die meisten der 3D-Drucktechnologien eignen sich für die Anschauungsmodelle von architektonischen Entwürfen, räumlichen Strukturen oder Alltagsgegenständen. Allerdings ist aufgrund der technologischen Grenzen der 3D-Druck, die Größe der Modelle beschränkt. Normalerweise sollten Modelle in dem Bereich von 1-100, 1-200 für architektonische Entwürfe zu 1-10 skaliert werden, 1-5 bei kleineren Objekten.
Die Designfreiheit kommt aber nicht nur der Industrie zu Gute. Auch andere unkonventionelle Ideen können mithilfe von 3D-Druck umgesetzt werden.
In dem Video sehen Sie den 3D-Druck einer Hülle mit beweglichen Teilen für das IPhone
3D-Druck bezeichnet also auch eine Sammlung von Technologien, die zur Herstellung von Anschauungsmodellen geeignet sind. Mit der Geschwindigkeit und Einfachheit der Materialisierung von digitalen Modellen ist er besonders nützlich bei der Prototyping-Phase, vor allem für die Herstellung der Funktionsprototypen. Die meisten der endgültigen Versionen eines Produkts ergibt sich bei der Verwendung unterschiedlicher Technologien: Gießen, CNC-Schneiden und Fräsen oder durch manuelle Bearbeitung. Leider vergessen die Kunden sehr oft, dass die 3D-Drucktechnologie auch ihre Grenzen hat und die Qualität der Drucke auch vom digitalen Entwurf abweichen kann. Da die Technologie ursprünglich für Prototyping entwickelt wurde, werden 3D-Drucke häufig als Zwischenprodukte betrachtet, oder als wesentlicher Bestandteil der Designphase. Dabei kann 3D-Druck mittlerweile effizienzsteigernd in der Produktion eingesetzt werden und somit maßgeblich zum Erfolg eines Produktes beitragen.