CNC Bearbeitung
Für die CNC-Bearbeitung werden Maschinen mit numerischer Steuerung eingesetzt. Das Verfahren eignet sich vor allem für kleine Mengen und zur Erstellung von Prototypen, da es sich um eine Subtraktionstechnik handelt, bei der unbrauchbare Reststücke entstehen. Für große Mengen eignen sich daher andere Verfahren wie beispielsweise das Vakuumgießverfahren.
Arbeitsschritte
Die Kurzform ist: ein CAD-Modell wird von einem Ingenieur hochgeladen und die Maschine produziert Bauteile mit extrem hoher Genauigkeit, indem Material von Metall- oder Kunststoffblöcken abgetragen wird.
Vorbereitung am Computer
Für die Herstellung eines Teils mit einer CNC Maschine muss zunächst von Mitarbeitern eines Unternehmens ein digitaler Entwurf erstellt werden. Dies erfolgt anhand von spezieller Software: CAD (Computer Assisted Design) / CAM (Computer Aided Manufacturing). Die erstellte Datei gibt die Abmessung und die Geometriedaten vor und ermöglicht die automatische Steuerung der Fräsmaschine.
Vorbereitung
In der Vorbereitungsphase der CNC Bearbeitung werden vorgefertigte Halbzeuge, meist Platten oder Stangen, in verschiedene Formen weiterverarbeitet. Je nach Werkstoff, Abmessung oder Stückzahl werden die durchlaufen die Halbzeuge unterschiedliche Schneideverfahren. Zu diesen vorbereitenden Schneideverfahren zählen u.a. Sägen, Wasserstrahlschneiden, Laserschneiden sowie Brennschneiden.
Rüsten einer CNC-Maschine
Beim Rüsten wird die computergestützte Maschine für die Fertigung des Bauteils bzw. Werkzeugs eingestellt und vorbereitet. Hierzu zählt das Einspannen der Halbzeuge sowie die Vorbereitung der Dreh- und Fräswerkzeuge.
Programmierung
Bei diesem Schritt wird die CNC Maschine oder das Bearbeitungszentrum programmiert. Die Programmierung erfolgt entweder direkt an der Steuerung der CNC Maschine oder über eine CAM-Software.
Fertigung der CNC-Maschine
Die Produktion erfolgt nach dem Abschluss der drei vorhergehenden Arbeitsschritte. Die CNC Bearbeitung erfolgt auf CNC Maschinen wie CNC Fräse oder- Drehmaschine. Maschinen, die mehrere Bearbeitungsschritte kombinieren, werden CNC Bearbeitungszentrum genannt.
Verfahren
Es gibt unterschiedliche Methoden bzw. Techniken, die für die CNC-Bearbeitung eingesetzt werden können. Möglich ist das:
- CNC Fräsen
- CNC Drehen
- CNC Bohren
- CNC optische Glasbearbeitung
Material für die CNC Bearbeitung
Hauptsächlich werden Metalle und Kunststoff für die CNC Bearbeitung verwendet. Zu den Metallen gehören Kupfer, Aluminium, Messing, Kohlenstoffstahl, oder Edelstahl. Ein positiver Aspekt ist die hohe Korrosionsbeständigkeit. Im Bereich Kunststoff kann zwischen Polyethen, PET, PMMA, PVC und vielen weiteren gewählt werden.
Aluminium CNC-Fräse
Bei der Verwendung von Aluminium gibt es einige Punkte zu beachten. Das Hauptproblem bei der Aluminiumverarbeitung ist die Schmierung, die bei der Erwärmung entsteht und die Nuten verstopft. Zur Vermeidung müssen Fräsen mit scharfen, stark hinterschliffenen Schneiden und großen Nuten eingesetzt werden. So kann Wärme reduziert und die Späne leicht abtransportiert werden.
CNC Metallverarbeitung
Bei der Arbeit mit Metall ist wichtig, dass:
- die CNC Fräse in allen Achsen fest eingesetzt ist
- geringe Verfahrgeschwindigkeiten und Vorschübe
- Abstimmung von Fräse auf das Metall und die Bearbeitungsmethode
- Verwendung einer Kühlung bei der Feinbearbeitung von Hartmetall, Guss und Stahl
Vorteile
- Wirtschaftliche Bearbeitung von komplexen Werkstücken auf Basis von Daten
- Serienfertigungen möglich
- Einhaltung extrem genauer Maße
- Verringerung der Ausschussquote; exakte Arbeit
- Modifizierung und Speicherung von Programmen
- Effizienz und Kostenreduktion (z. B. Personal)
Nachteile
- Um Störungen zu beheben, werden meist Spezialisten gebraucht
- Hohe Anschaffungskosten
- Durch die komplexe Konstruktion der Maschine entsteht ein höherer Wartungsaufwand
- Bedienung setzt geschultes Personal voraus
Produktionskosten
Was kostet eine CNC Fräsmaschine in der Stunde? Der Maschinenstundensatz kann von Betrieb zu Betrieb variieren. Meist bewegen sich die Kosten zwischen 90 und über 200 Euro pro Stunde.
Anwendung
Individuell gefertigte CNC-Teile kommen in vielen Industrieanwendungen und Branchen zum Einsatz, dazu gehören: Raumfahrt, Automotive, Hardware-Startups, Industrie-Automatisierung, Maschinenbau, Fertigungsprozess, Medizintechnik und Roboter.
Der Markt
- Protolabs: Lieferant für CNC-Teile aus Kunststoff oder Metall mit einem großen Maschinenpark
- Preiskalkulation der Fertigungskosten von Drehteilen und Frästeilen von Spanflug
Weitere Unternehmen sind Franz Thoma und Facturee (cwmk GmbH). Die Firmen besitzen langjährige Erfahrung.
Online CNC Bearbeitung
Mittlerweile gibt es viele Online-Anbieter bzw. Onlineshops die Aufträge annehmen. Online-Fertiger für Drehteile und Frästeile bieten digitalisierte CNC-Auftragsfertigung mit guten Konditionen, einem einfachen Bestellvorgang, einer schnellen Produktion und kurzen Lieferzeiten. Vom Upload eines 3D-Modells bis zur Bestellauslösung ist es nur ein kurzer Weg. Zertifizierte Qualität bieten Anbieter mit der Zertifizierung nach DIN EN ISO 9001: 2015 und nach DIN EN 1090 EXC1- EXC3 (Schweißfachbetrieb). Wichtige Eigenschaften der Zulieferer sind außerdem Zuverlässigkeit und Flexibilität bei unvorhergesehenen Änderungen.