Metallteile haben je nach Branche und Design unterschiedliche Eigenschaften und Anwendungen. Um Metallteile herzustellen, müssen Ingenieure und Konstrukteure die Materialien, Herstellungsprozesse und Anwendungsfälle der Teile kennen. Es gibt viele Möglichkeiten, Metallteile herzustellen, und jeder hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Dieser Artikel wird eine kurze Einführung in die wichtigsten Metallteilherstellungsmethoden und ihre Vor- und Nachteile geben.

Die Art und Weise, wie Metallteile hergestellt werden, kann stark variieren. Jeder Prozess hat seine eigenen Vorteile, kompatible Materialien und Kompromisse. Ein tieferes Verständnis der Fertigungsmethoden wird diesen Entscheidungsprozess verbessern. Dies ist eine Übersicht über acht verschiedene Fertigungsverfahren, mit denen kundenspezifische Metallteile erstellt werden können.  

Dies sind:

CNC Fräsen und CNC Drehen

Extrusion

Metallguss

Druckguss

Metallspritzguss

Schmieden

Blech und Stanzen

3D-Druck aus Metall

1,CNC Drehen und Fräsen

Es gibt zwei Haupttypen der CNC-Bearbeitungstechnologie. CNC-Fräsmaschinen sind automatische Fräser. Sie verwenden einen rotierenden Spindelkopf, um unerwünschtes Material abzuschneiden. Durch die Rotation dreht sich das Material gegen ein stationäres Werkzeug, um das Material in die gewünschte Form zu entfernen. Sie eignen sich für eine Vielzahl von Materialien wie Kunststoffe, Aluminium, Edelstahl und Titan.

Wie CNC-Bearbeitung und Drehen funktioniert

CNC-Drehen beinhaltet den Einsatz von CNC-Drehmaschinen oder mehrachsigen CNC-Drehzentren. Hersteller verwenden CNC-Drehmaschinen, um Materialien mit zylindrischen und konzentrischen Eigenschaften an Teilen zu drehen. Power-Drehmaschinen enthalten Stirnfräser und Bohrer, um Off-Axis-Funktionen zu produzieren, ohne die Plattformen zu wechseln. Spezielle CNC-Drehmaschinen, oft auch Schweizer Maschinen genannt, sind für die schnelle Herstellung von Kleinteilen mit komplexen Eigenschaften konzipiert, indem mehrere Werkzeuge und Spindeln innerhalb der Maschine kombiniert werden.

Eine typische Drehmaschine dreht das Teil um eine Mittelachse, um Merkmale zu entfernen, indem starre Schneidwerkzeuge eingesetzt werden. Andere Funktionen, die von einer Drehmaschine ausgeführt werden, umfassen das Erstellen von Innen- und Außengewinden, das Erstellen von Flanschmerkmalen, O-Ring Nuten und Rändeln.

CNC-Drehmaschinen und CNC-Fräsen haben unterschiedliche Achskonfigurationen. Eine CNC-Drehmaschine ist typischerweise eine 3- oder 4-Achsen-Maschine mit einer einzigen Spindel. Die 3-Achs-CNC-Bearbeitung bearbeitet Material in der X-, Y- und Z-Achse und entfernt Späne in alle drei Richtungen. 4-Achs-Werkzeuge kombinieren die konzentrischen Eigenschaften einer Drehmaschine mit der Kippbewegung einer Fräse. Drehmaschinen eignen sich ideal für runde Teile und sind intensiver für unregelmäßige Formen und scharfe Kanten, während Fräsmaschinen das Gegenteil sind.

Modernere CNC-Technik unterstützt bis zu 5-Achsen. Diese Werkzeuge ergänzen die traditionellen X-, Y- und Z-Achsen um Neigungs- und Drehfunktionen und ermöglichen ein präzises Schneiden detaillierterer Teile. Die 5-Achs-Bearbeitung ist auch effizienter, da sie die Erstellung von mehr Bauteilmerkmalen in einem Arbeitsgang ermöglicht. Fräsmaschinen sind in einer Vielzahl von Konfigurationen erhältlich, typischerweise mit 3-, 4- und 5-Achsen.

CNC steht für Computer Numerical Control und Bediener steuern CNC Fräsen und Drehmaschinen mit G-Code, einer Programmiersprache, die Anweisungen für die Maschinenbewegung liefert. Moderne Programmieranweisungen werden mit Computer Aided Manufacturing (CAM) Software erstellt. Dieser Code weist die Maschine an, wohin der Schneidkopf bewegt werden soll. Er steuert auch Geschwindigkeit und Vorschub, d.h. Rotation, Schnitttiefe und Werkstückbewegung. Die Komplexität des G-Codes hängt von der Anzahl der Achsen in der Maschine und dem verwendeten Werkzeugsatz ab.

Was ist CNC-Bearbeitung?

CNC-Werkstoffe

CNC-Fräsen und CNC-Drehmaschinen eignen sich für ähnliche Materialien. Dazu gehören Aluminium, Messing, Bronze, Kupfer, Stahl, Edelstahl, Titan und Zinklegierungen. Diese Werkzeuge eignen sich auch für Kunststoffe und Verbundwerkstoffe wie Acetal, ABS, G-10 und Hochleistungsmaterialien wie PEEK oder PTFE.

CNC Anwendungsfälle und Branchen

CNC-Fräsmaschinen sind ein Arbeitspferd in der Fertigung, weil sie sowohl präzise als auch wiederholbar sind. Damit sind sie ideal für Rapid Prototyping und Klein- bis Großserienfertigung. Ihre Vielseitigkeit mit Materialien macht sie ideal für fast jeden Job.

CNC-Drehmaschinen sind ebenso vielseitig einsetzbar. Die Produktion mit Drehmaschinen erfordert auch weniger freihändige Betriebseinstellungen, was sie zu einer effektiven Wahl für eine Reihe von Anwendungsfällen macht. Die Form des Teils und spezifizierte Toleranzen bestimmen in der Regel, welche der beiden Methoden die Verwendung von konzentrischen Teilen mit einem Bedarf an einer Drehmaschine und Eckstücken, die gefräst werden müssen, verwendet werden.

Branchen, die CNC-Bearbeitung verwenden, sind:

Luft- und Raumfahrt und Verteidigung

Automobil

Konsumgüter

Elektronik

Industrie

Medizin und Zahnmedizin

Robotik

2. Extrusion

Bei der Extrusion wird erhitztes Metall oder Kunststoff durch eine Form gedrückt. In der Praxis ähnelt es dem Drücken einer Tube Zahnpasta. Die Matrize erzeugt eine Netzform, wie ein Rohr, eine L-Struktur oder ein komplexeres Merkmal. Das Extrusion von Metallteilen erfordert in der Regel Nachbearbeitung, wie Schneiden, Bohren oder Zerspanen. Er eignet sich ideal für große Stückzahlen, die einen konstanten Querschnitt erfordern.

Denn extrudierte Profile können nahezu jede Form mit einem kontinuierlichen Querschnitt haben. Ein gutes Beispiel sind Fensterrahmen, mit mehreren Funktionen, um verschiedene Scheiben in der Baugruppe zu halten. Sie können sogar hohl sein, wie quadratische, runde oder sechseckige Rohre. Der Hersteller bestimmt ihre Form beim Erstellen der Form der Form.

Wie Extrusion funktioniert

Die drei Arten der Extrusion sind heiße Extrusion, kalte Extrusion und Reibung. Bei der Warmextrusion werden hohe Temperaturen benötigt, um ein Aushärten des Werkstücks zu verhindern. Kaltextrusion beinhaltet nahe Raumtemperatur, die einige Vorteile gegenüber der Heißextrusion bietet. Das Material kann stärker, weniger oxidiert oder kleinere Toleranzen aufweisen. Schließlich beinhaltet die Reibungsexpression den Einsatz von Kraft, um die Ladung in die Matrize zu drücken.

Extrusionsmaterialien

Extrusionsmaterialien können pla