Der ultimative Leitfaden für die Prototypen-CNC-Bearbeitung

Bei der Bearbeitung von Metallteilen ist CNC-Prototyping unerlässlich. Verschiedene Fertigungsindustrien profitieren von solchen hochmodernen Verfahren.

Dieser ultimative Leitfaden hilft Ihnen dabei, mehr über die Vorteile, Einschränkungen, Prozesse und mehr zu erfahren.

Lesen Sie weiter, während Sie lernen!

Prototyp CNC-Bearbeitung

Was ist Prototypen-CNC-Bearbeitung?

CNC-Prototyping bildet ein Segment oder kleinere Produktgruppen. Dieser Prozess erzielt spezifische Designs vor dem kundenspezifischen Herstellungsvorgang. Der CNC-Prototyp erhält bestimmte Produktmuster, die zu angemessenen Kosten verbessert werden sollen.

Die erwähnten Prototypmaschinen können das F&E-Verfahren unterstützen. Sie geben dem Designteam vor der Anpassung einen Machbarkeitsnachweis. Darüber hinaus ist der Einsatz solcher Maschinen auch für die Produktentwicklung des Unternehmens effizient. Erfüllen des genauen Aussehens und der Funktionen von fertigen Produktteilen.

Warum ist es wichtig

Prototypen-CNC-Bearbeitung ist eine wichtige Methode in den meisten industriellen Projektproduktionen. Durch die Prototypenbearbeitung werden die potenziellen Bedrohungen oder Ausfälle verringert. Und das verbessert die Produktionseffizienz. Darüber hinaus kann die Durchführung eines solchen Prozesses die Chancen auf freigegebene minderwertige Artikel verringern.

CNC-Prototyping ermittelt schnell Produktprobleme und -möglichkeiten. Das hilft dem Hersteller, was oder wie er mögliche Probleme vor der Produktionsphase beheben kann. Da die Identifizierung von Prototypproblemen auf der primären Ebene erfolgt, spart sie Herstellungszeit.

Industrielle Anwendungen

Medizintechnik

Mit CNC-Bearbeitung hergestellte medizinische Artikel können von ausgezeichneter Qualität und Funktionalität sein. Es schafft neue Möglichkeiten auf diesem Gebiet, einschließlich Prothetik und moderner Werkzeuge.

CNC-Prototypen können präzise medizinische Werkzeuge herstellen, darunter Sicherheitsgehäuse, MRT-Geräte, Forschungsgeräte, Implantate und mehr.

Luft-und Raumfahrtindustrie

Die Industrie nutzt solche Prozesse kontinuierlich, um neu entwickelte Komponentenfunktionen zu inspizieren und zu untersuchen. Auch die Materialprüfung wird einem solchen Prozess unterzogen. Einige Komponenten, die der Prozess produziert, sind Buchsen, Verteiler, Getriebeanschlüsse und mehr.

Luft-und Raumfahrtindustrie

Automobilindustrie

Automobilunternehmen entwickeln neue Modelle und Komponenten. Das macht CNC-Maschinen für den Prototypenbau für sie unverzichtbar. Sie fügen solche Ausrüstung für ihre Fertigungslinie hinzu.

Ähnlich wie in der Luft- und Raumfahrt hilft ihnen das Prototyping dabei, die Leistung und Genauigkeit der Teile sicherzustellen. Der Prozess bildet präzise Zahnräder und Komponenten mit engen Toleranzen.

Öl und Energie

Die Ölindustrie benötigt Komponenten mit ausgezeichneter Festigkeit, damit sie im Bergbau und bei der Ressourcengewinnung gut funktionieren. CNC-Fräsprototypen und andere Prozesse erreichten solche Merkmale mit Genauigkeit.

Militär & Verteidigung

Die Herstellung der meisten Munition und Militärfahrzeuge erfordert komplexe Werkzeuge, die gut funktionieren. Diesmal ist die Prototypenbearbeitung erforderlich, um solche Werkzeuge mit spezifischen Merkmalen zu erreichen. Es kann Geräte wie Transportteile, Munition, Kommunikationsteile und mehr herstellen.

Baugewerbe

Der Baubereich wählt die CNC-Bearbeitung zur Herstellung verschiedener benötigter Materialien. Im Gegensatz zu Spritzgussverfahren reduziert der CNC-Prozess Fertigungszeit und -kosten.

Warum CNC-Maschinen für das Prototyping verwenden?

Konsistenz

Mit einem CNC-Prototypen können mehrere Bauteile mit gleicher Auszugsgenauigkeit hergestellt werden.

Das herausragende Merkmal der CNC ist ihre Fähigkeit, durchgehend identische Teile zu produzieren. Damit diese Technik erfolgreich ist, sind geringe Toleranzen erforderlich.

Hohe Genauigkeit

CNC bietet eine hervorragende Bewegungssteuerung und ist beim Einsatz von Schneidwerkzeugen hochpräzise. Diese werden unter Verwendung von Schlüsselelementen konstruiert, um ihre beabsichtigte Funktion zu erfüllen.

Spart Zeit

Es erfordert kein zusätzliches Formen oder andere Voraussetzungen, die einen längeren Zeitraum erfordern können.

CNC ist ein Schnellphasenprozess. Es kann CAM/CAD-Dateien ändern und Änderungen an Prototypen ermöglichen. Es kehrt nach einer weiteren Bearbeitung schnell zurück.

Kostengünstig

Hersteller, die die Maschine für CNC-Prototypen einsetzen, sparen mehr Geld.

Das liegt daran, dass eine kleine Charge von Prototypen alle Fehler oder Mängel beheben kann. Folglich können sie in solchen Messgeräten eher vermieden als in großen Mengen nachgewiesen werden.

Materialanpassungsfähigkeit

CNC-Prototyping eignet sich für ein umfassendes Materialspektrum. Von den robustesten Metallen bis hin zu anderen Materialien wie Kunststoffen.

Dadurch trägt es einen erheblichen Nutzen bei. Das Prototypenverfahren lässt sich unter Verwendung des gleichen Materials und fertigen Bauteils herausbringen.

Hohe Toleranz

Schließlich bietet die Verwendung von CNC-Maschinen für das Prototyping einen hohen Toleranzbereich. Designer können Prototypendesigns erstellen, die wie die gewünschten Endprodukte detailliert sind.

Welche Einschränkungen hat der Prozess

Welche Einschränkungen hat der Prozess

Geometrische Begrenzung

CNC kann keine spezifischen Geometrien erstellen. Die internen Komponenten für das Prototyping sind eine davon.

Einige Produktionstechniken, wie die inklusive Fertigung, werden zum Formen von Geometrien bevorzugt. Sie wirken von innen nach außen.

Umweltunfreundlich

Da Prototyping ein Reduktionsprozess ist, erzeugt es vollständig Abfall. Während des Verfahrens werden riesige Produktteile entfernt. Abgesplitterte Metalle sind noch unbrauchbar. Das ermöglicht den Herstellern, sie zu entsorgen.

Expertenbedarf

Beim CNC-Prototyping sind Erfahrung und Know-how in diesem Technologiefeld gefragt. Das Bedienen und Erstellen von CAD-Dateien gehört zu den erforderlichen Fähigkeiten.

Material für CNC-Prototypen

Die Auswahl der besten Materialien erfordert viel Liebe zum Detail. Das ist, weil es ihr Ergebnis bedeuten wird. Angesichts der Vielfalt der zugänglichen Materialien folgt daraus, dass jedes eine einzigartige Reihe von Qualitäten hat. Werfen Sie einen Blick auf die folgenden Details.

Aluminium. Dieses Material gehört zu den am meisten empfohlenen und für das Prototyping verwendeten. Seine physikalischen Eigenschaften sind vor allem für mechanische Bauteile ideal. Sie haben eine dicke, korrosionsbeständige Oxidschicht und sind robust.

Rostfreier Stahl. Besonders austenitische Werkstoffe werden aufgrund ihrer Belastbarkeit bevorzugt in der CNC-Bearbeitung eingesetzt. Mit seiner Kristallinität kann dieses Material Hitze aufgrund seiner Struktur tolerieren. Sie sind nicht magnetisch, da Edelstahl nicht gehärtet werden kann.

Messing. Da seine mechanischen Eigenschaften auf vielen Ebenen hoch sind, wie z. B. Festigkeit und Zugfestigkeit, sind sie ausgezeichnet in der maschinellen Bearbeitbarkeit. Diese Qualitäten eignen sich hervorragend für Schlösser, Ventile, Lager und Zahnräder. Bauteile aus Messing laufen bei hohen Geschwindigkeiten reibungslos.

Stahl. Niedriger Preis, Schweißbarkeit und Bearbeitbarkeit sind einige der wichtigsten Eigenschaften von Stahl in der CNC-Bearbeitung. Sie sind für zahlreiche Arten von Qualitäten zugänglich, mit jeweils einzigartigen Vorteilen. Die chemische Zusammensetzung dieses Stoffes wird von den meisten Industrien gesucht.

Magnesium. Der genannte Werkstoff wird zunehmend zur Zerspanung eingesetzt. Es besitzt die idealen Eigenschaften in Bezug auf Gewicht und Bearbeitbarkeit. Bei kürzerer Spanformung kann das Verfahren außergewöhnliche Oberflächengüten erzeugen.

Kupfer. Seine Attribute werden in verschiedenen Anwendungen am häufigsten verwendet. Zu den grundlegenden Eigenschaften der CNC-Bearbeitung gehören elektrische Leitfähigkeit, ausgezeichneter Widerstand und Hitze. Diese befinden sich in Kupfer, was sie perfekt für die Teilefertigung macht.

Titan. Für die medizinische Industrie ist dieses Material auf hohem Niveau perfekt. Dieses Metall ist ungiftig, biokompatibel und korrosionsbeständig. Darüber hinaus sind sie aufgrund der außergewöhnlichen Eigenschaften dieses Materials einfach zu bearbeiten.

Unterschiede zwischen CNC-Prototypen und 3D-Druck

Unterstützte Materialien

Es stehen verschiedene Materialressourcen für die CNC-Bearbeitung zur Verfügung. Es kann Metalle, Kunststoffe und sogar Holz tragen.

Der 3D-Druck ist jedoch begrenzt. Da dieses Verfahren ein Erwärmen und Formen beinhaltet, funktioniert es nur mit thermoplastischen Prototypen hervorragend.

Wirkungsweise

Bei der Reduktionsfertigung verwendet CNC ein Schneidwerkzeug, um jedes zusätzliche Element zu entfernen, bevor es in die gewünschte Form gebracht wird.

Beim 3D-Druck wird das additive Verfahren verwendet. Das Material wird nach und nach hinzugefügt, indem es von Grund auf geschmolzen und geformt wird.

Verschwendung

Der subtraktive Fertigungsprozess von CNC verursacht tendenziell mehr Abfall. Diese können jedoch abgedeckt werden, da sie als Recycling verkauft werden können.

Im Gegenteil, beim 3D-Prototyping werden Materialien effektiv genutzt. Es verwendet additive Fertigungsmethoden, die sauber sind.

Produktionszeitraum

Die CNC-Bearbeitung ist deutlich schneller als der 3D-Druck. Sie brauchen nur, um die Komponenten innerhalb weniger Minuten fertigzustellen.

Aber der 3D-Druck braucht mehr Zeit, zum Beispiel Stunden, um einen einzelnen Abschnitt fertigzustellen.

Potentielle Geometrie

Bei internen Geometrien ist die Erstellung von Teilen mit 3D-Druck komplex. Aus dem Grund, dass Komponenten von innen nach außen hergestellt werden.

Zur Erstellung der CNC-Komponenten wird ein externes Schneidwerkzeug verwendet. Es kann daher keine praktischen Prototypen in komplexer Innengeometrie herstellen.

Computergestütztes Design für die CNC-Bearbeitung

Design-Checkliste erstellen

Bevor Sie mit dem Entwerfen beginnen, ist das Erstellen von Checklisten unerlässlich. Sie können Merkmale und Strukturen gewünschter prototypischer Komponenten notieren. Das Vorhandensein solcher Listen kann Fehler während des Prozesses reduzieren.

Design-Entwicklung

Die Entwicklung von Designteilen, einschließlich Löchern und Hohlräumen, ist bei der CNC-Bearbeitung von wesentlicher Bedeutung. Es ist wichtig, Teilespezifikationen zu definieren und zu kontrollieren. Zum Beispiel hat die vergrößerte Tiefe beim abschließenden Fräsen etwa das 3-fache des Hohlraumdurchmessers.

Wandstärke

Bei der Musterzeichnung ist auf die Mindestwandstärke zu achten. Metallwände müssen über 0.8 mm dick sein. Zu dünne Wände können eine verringerte mechanische Konsistenz der bearbeiteten Komponente verursachen.

Beste Option für CAD-Software

Beste Option für CAD-Software

Unterschiedliche Fertigungsindustrien verfügen über speziell geeignete CAD-Software. Die Auswahl der besten ist von entscheidender Bedeutung. Da einige andere für bestimmte Verwendungen begrenzt sind. Stellen Sie das ideale CAD gemäß den Anforderungen in den Bereichen Metallumformung, Maschinenbau und Prototyping sicher.

Einfaches Zeichnen

Achten Sie immer auf eine leicht verständliche Zeichnung. Achten Sie auf einfach zu definierende Designmerkmale und andere Faktoren, einschließlich Bilder, Symbole und Formen. Ein einfaches Design kann zur Effizienz des Prototypings und zu präziseren Ergebnissen beitragen.

Design-Qualitätsprüfung

Nach dem endgültigen Entwurf wird außerdem empfohlen, die in den Checklisten aufgeführten Entwurfsspezifikationen zu überprüfen. Das hilft Ihnen festzustellen, ob es eine Löschung oder Aufnahme gibt. Durch die Inspektion von Entwürfen können Sie diese anpassen, bevor der Vorgang gestartet wird.

So sparen Sie CNC-Prototyping-Kosten

Im Folgenden werden die wichtigen Tipps für das Management der Prozesskosten der Prototypenfertigung definiert.

  1. Verwendung des exakten Materials

Die geeignete Materialauswahl ist der wichtigste Faktor, den es zu berücksichtigen gilt. Vor der Entscheidung wird empfohlen, die folgenden Anforderungen an die Materialanwendung zu berücksichtigen.

  • Stärke
  • Gewicht
  • Ausführungen
  1. Verwenden Sie verschiedene Maschinen

Mit mehreren Entsorgungsmaschinen können Sie Geld sparen. Sie können gleichzeitig betrieben werden. Die Installation solcher Geräte reduziert die Installationszeit, die für jede Maschine benötigt wird.

  1. Bearbeitete Komponente

Die Verwendung von CNC-bearbeiteten Komponenten oder Prototypen kann Geld sparen. Da sie im Vergleich zu traditionell hergestellten mit hoher Haltbarkeit und stärkeren Eigenschaften geformt sind.

  1. Bestellen Sie in großen Mengen

Die Bestellung sperriger CNC-Prototypen kann Gesamtkosten sparen. Einige Unternehmen und Hersteller, wie HM, bieten Rabatte für Großbestellungen an.

  1. Wählen Sie einen vertrauenswürdigen Hersteller

Die Auswahl der vertrauenswürdigsten und erfahrensten Hersteller kann das Gesamtprojektgeld minimieren. Sie können verschiedene Unternehmen durchsuchen, bevor Sie sich entscheiden. HM sorgt immer für ein sofortiges Online-Angebot für Ihre angeforderten Prototypen.

Auswahl der idealen Bearbeitungstechnik

Um Ihren Prototypen anzupassen, sind verschiedene Prozesse erforderlich. Und die folgenden Details helfen Ihnen, die für Ihre Projektanforderungen geeigneten zu definieren.

Berechnete Nutzung

Die zu verarbeitende Komponentenanwendung ist ein Faktor, der bei der Auswahl der Prototyping-Methode berücksichtigt werden muss. Wenn sie für Anwendungen mit hoher Toleranz vorgesehen sind, ist Laserschneiden erforderlich. Zur Präsentation empfiehlt sich die kostengünstige Prototyping-Technik.

Material

Die Materialkategorie definiert auch geeignete Bearbeitungsverfahren. Zum Beispiel,

  • Blechschneiden benötigt einen CNC-Laserschneider
  • Das Formen von 3D-Bauteilen erfordert CNC-Fräsgeräte

Die Kenntnis der Stärken, Eigenschaften und Hindernisse jedes Materials kann bei der Auswahl des richtigen Verfahrens hilfreich sein.

Komponentengeometrie

Die Struktur der endgültigen Komponenten beeinflusst die genaue Prototyping-Technik, die verwendet wird. Die Teile mit

  • Runder Querschnitt – erfordert Bohrprozess für Löcher
  • 3D-Oberflächenstil – benötigt CNC-Laser und CNC-Fräser

CNC-Prototyping-Prozesse

CNC Fräsen

Der CNC-Fräsprozess verwendet Fräsgeräte, die die Werkzeuge drehen. Das funktioniert als Profil- oder Taschenfräser und erfordert tiefe Schnitte. Es bildet

  • Gewindebohrungen
  • Spielautomaten
  • Sacklöcher
  • Präzise Löcher
  • und Unterschnitte

Die Fräsmaschinen sind mit 3- und 5-Achsen-Fräskapazität erhältlich. Sie werden effektiv in Rapid Manufacturing und strukturellen Designs eingesetzt.

CNC-Drehen

CNC-Drehen

Das CNC-Drehverfahren verwendet automatisierte Drehmaschinen, die das Werkstück drehen lassen. Es ist ein effektiver Prozess zum Bilden einer zylindrischen oder kreisförmigen Teilstruktur.

Die CNC-Drehmaschine ist programmiert auf;

  • Schneiden oder entfernen Sie die äußeren Elemente
  • Bohren oder bohren
  • Schneiden Sie die Innen- und Außengewinde

Beteiligte Metallherstellungsschritte

Schweißen. Dieser Prozess kann die verschiedenen Metallteile zu einem neuen Stück verbinden. Dabei kommen verschiedene Tools und Methoden zum Einsatz.

Extrusion. Der Vorgang erfolgt, wenn Metall durch eine geschlossene oder offene Matrize geht. Metalle werden dabei verdichtet.

Stempeln. Während dieser Herstellung werden bestimmte Buchstaben, Bilder und Formen auf das Metall gedruckt.

Biegen. Pressen der Metalle mit einer schweren Maschine. Es bringt sie in die spezifische erforderliche Form.

Spinnen. Die Umformung der Metalle erfolgt hier unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeitsrohrs oder einer Hochgeschwindigkeitsscheibe. Dadurch entsteht eine achsensymmetrische Struktur.

Fertigstellung. Dazu gehören Beschichtungen wie Farben, Lasuren und andere Schutzabdeckungen. Es ist normalerweise Teil des letzten Schritts.

Schneiden. Dabei werden die Metalle in die gewünschten Abschnitte geschnitten. Sie werden mit verschiedenen Schneidemaschinen ermöglicht.

Wie hoch sind die Kosten für CNC-Prototyping?

Der Preis für CNC-Prototypen wird gemäß den spezifischen Prototypanforderungen geändert.

Insgesamt liegt die Preisspanne bei 35-Achsen bei etwa 120 bis 3 US-Dollar pro Stunde. Die Komplexität der Bauteile definiert die passende Achse.

Konklusion

In der Tat trägt CNC-Prototyping zu einer schnellen Projektproduktion und einer praktischen Lösung für einen wirtschaftlichen Fertigungsbetrieb bei.

Nachdem Sie einen so sachkundigen Leitfaden über CNC-Prototyping gelesen haben, können Sie Entscheidungen auf der Grundlage dessen treffen, was Sie gelernt haben.

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