Prototyping bezeichnet den systematischen Prozess der Erstellung und Erprobung von Vorserienmustern eines Bauteils, einer Baugruppe oder eines Werkstoffkonzepts, um Funktion, Fertigbarkeit und Zuverlässigkeit vor der Serienproduktion abzusichern. In der Werkstofftechnik umfasst dies physische und virtuelle Prototypen, die iterativ weiterentwickelt werden.

Physische Prototypen werden klassisch spanend, umformend oder gießtechnisch hergestellt oder mittels Rapid Prototyping-Verfahren wie Laser-Pulverbettfusion, Binder Jetting oder Vat-Photopolymerisation erzeugt. Diese additiven Verfahren ermöglichen die schnelle Umsetzung komplexer Geometrien und die Untersuchung werkstoffspezifischer Effekte wie Porosität, Gefügebildung oder Eigenspannungen.

Virtuelle Prototypenerstellung basiert auf numerischen Methoden (z. B. FEM, CFD, Phasenfeld- oder Mikrostrukturmodelle) und erlaubt die Bewertung mechanischer, thermischer und chemischer Beanspruchungen, bevor ein physischer Prototyp gefertigt wird. Virtuelle Prototypen dienen insbesondere zur Optimierung von Werkstoffauswahl, Wärmebehandlung, Topologie und Fügeverfahren.

Moderne Prototyping-Strategien kombinieren beide Ansätze: Simulation-gestützte Vorauslegung, gefolgt von iterativen, oft additiv gefertigten Prototypen, die experimentell geprüft werden (z. B. Ermüdung, Korrosion, Tribologie). Dadurch werden Entwicklungszeiten und -kosten reduziert, Risiken im Serieneinsatz minimiert und Werkstoff- sowie Prozessinnovationen (z. B. neuartige Legierungen oder Gradientenwerkstoffe) effizient verifizierbar.