Fertigungsverfahren

Im Folgenden werden einige Fertigungsverfahren vorgestellt und beschrieben.


Beispiel Fertigungsverfahren

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Trennen

Wenn man ein Werkstück trennt, wird der Zusammenhalt an einer bestimmten stelle unterbrochen. Dadurch mindert sich die Anzahl der Werkstoffteilchen und das Volumen (das Werkstück wird kleiner, also auch weniger Werkstoffteilchen und weniger Volumen). Beispiele für trennen sind u.a. Sägen, Fräsen.

Laserschneiden gehört zu der Hauptgruppe trennen und zur Untergruppe schneiden. Das Verfahren wird meistens zum Schneiden von Metallplatten genutzt Die zu bearbeitenden Stoffe sollten über eine geringe Wärmeleitfähigkeit verfügen.

Vorgang:

Die Platte wird in der Maschine fixiert. Der Laser fokussiert die Metallplatte und beginnt das Material zu schneiden. Beim schneiden wird das Material quasi durch den Laserstrahl aufgeschmolzen.

Fräsen

Hauptsächlich werden durch Fräsen ebene Fächen heraus gearbeitet. Gefräst wird an einer Fräsbank oder in einem Bearbeitunsgzentrum.

Die zu bearbeitenden Werkstoffe sollten gut spanbar sein (beispielsweise Holz, Kunststoffe, Metalle), bei zu weichen oder gummiartigen Stoffen lässt sich ein Span nicht so gut abtragen.

Beispiel Fräsen

Vorgang:

Das Werkstück (das zu bearbeitende Bauteil) wird fest in der Maschine eingespannt. Das Werkzeug bewegt sich rotierend auf das Werkstück zu und hebt somit Späne ab.

Umformen

Beim Umformen wird ein Rohling so bearbeitet, dass er eine bestimmte Form erhält. Das Volumen und die Masse des Stoffes bleiben erhalten, da nichts hinzugefügt oder weggenommen wird. Es findet lediglich eine Verformung statt. Umformen kann man beispielsweise durch walzen oder biegen.

Beispiel Umformen

Strangpressen gehört zu der Hauptgruppe Umformen. Das Verfahren wird für die Herstellung von z.B. Rohren, Drähten und Stäben genutzt.

Maschinen die sich für das Verfahren eignen heißen Pressling. Zum Strangpressen eignen sich Werkstoffe die warmfest, warmzähfähig sind und warmverschleißwiederstandsfähig sind, da die Stoffe während der Bearbeitung im Pressling erwärmt sind.

Vorgang:

Der erwärmte Werkstoff (meist in Blockform) wird mit gleichmäßigem Druck über einen Stepel durch eine Matrize, quasi eine Schablone, die die Form des Werkstückes vorgibt, gepresst. Da die Matrize ausgetauscht werden kann, können unterschiedliche Formgebungen durch das Strangpressen entstehen.

Urformen

Durch das Urformen erhält ein formloser/flüssiger Werkstoff zum ersten Mal seine Form. Man ändert den Zusammenhalt der Teilchen, sodass ein fester Körper entsteht. Das Verfahren erfolgt u.a. durch Gießen oder Sintern.

Beispiel Urformen

Gießen gehört zur Hauptgruppe Urformen. Das Verfahren ist besonders beliebt in der Massenproduktion.

Vorgang:

Beim Gießen wird ein flüssiger Werkstoff in eine Form oder einen Hohlraum gegossen. Es wird gewartet bis der Werkstoff erstarrt ist. Der Vorgang kann durch kühlen beschleunigt werden.

Beschichten

Beim Beschichten wird ein flüssiger Stoff (z.B. Farbe) auf ein Werkstück aufgetragen. Dies erfolgt durch lackieren oder galvanisieren.

Eine Beschichtung dient nicht nur zur optischen Verschönerung, sondern schützt auch vor äußeren Einflüssen, wodurch Korrosion vermieden werden kann.

Beispiel Beschichten

Lackieren gehört zur Hauptgruppe beschichten. Beim Lackieren wird eine dünne Schicht Lack auf ein Werkstück aufgetragen. Dies kann durch sprühen oder mittels eines Pinsels erfolgen.

Flachschleifen

Das Verfahren wird zur Bearbeitung von Oberflächen angeandt. AUch das Trennen von Werstoffen kann durch Flachschleifen erfolgen. Das Verfahren erfolgt durch eine Schleifmaschine oder manuell.

Es ist von Vorteil, wenn die Materialien gut spanbar sind und über eine harte Oberfläche verfügen.

Beispiel Flachschleifen

Vorgang:

Das Werkstück wird in der Maschine eingespannt und anschließend entlang der rotierenden Schleifscheibe bewegt und somit geschliffen.

Nibbeln

Das Verfahren wird zur Bearbeitung von Blechen angewandt um diese zu lochen. So entstehen zum Beispiel Belüftungskiemen.

Zum Nibbeln eignet sich eine numerisch gesteuerte (Daten des zu bearbeitenden Werstückes werden zuvor erfasst s.u.) Stanz-Nibbelmaschine.

Die Bleche die bearbeitet werden dürfen eine gewisse Dicke nicht überschreiten, diese ist jedoch abhängig von der Stanz-Nibbelmaschine.

Beispiel Nibbeln

Vorgang:

Grundsätzlich erinnert das Nibbeln an Prickeln.

Das Blech wird in die Maschine eingesetzt. Die Maschine stanzt/prickelt viele, sehr eng aneinander liegende oder sich überschneidende Löcher in das Blech. Die genibbelte Form fällt aus dem Blech und hinterlässt unsaubere Kanten, da die einzelnen ausgestantzten Stellen sichtbar bleiben.

Stanzen

Das Fertigungsverfahren Stanzen funktioniert ähnlich wie das Nibbeln. Beim Nibbeln werden die gewünschten Formen aus einem Bleich durch mehrere Löcher ausgestanzt. Der Vorgang ist vergleichbar mit dem Prickeln mittels Prickerlnadel. Die Kanten die durch das Nibbeln entstehen sind dadurch nicht glatt. Das Nibbeln auf Deutsch „knabbern“ heißt, macht es einfacher sich die so entstehenden  Formen vorzustellen.

Beim Stanzen hingegen entstehen gerade Formen. Eine Stanze hat einen Stempel und eine Matrize. Das zu bearbeitende Blech wird zwischen Matrize und Stempel eingespannt, woraufhin der Stempel durch die Matrize gepresst wird und das sich dazwischen befindende Blech ausstanzt.

Fräsmaschine

Die Fräsmaschine ist eine Maschine, mit einem Schneidwerkzeug, welches mit einer rotierenden Bewegung ein Werkstück bearbeitet. Wie oben beschrieben werden dabei Späne vom Werkstück abgetragen. Eine Fräsmaschine oder Fräse, hat standardmäßig drei Bewegungsachsen. Die Fräse kann mittels dieser Achsen vertikal oder horizontal an dem Werkstück entlang fräsen. Die dritte Bewegungsachse kann durch den Werkstoff hindurch fräsen. Moderne Fräsen verfügen noch über schwenkbare und drehbare Achsen

Drehmaschine

Anders als bei der Fräsmaschine dreht sich bei der Drehmaschine nicht das Werkzeug, sondern das Werkstück. Dies ermöglicht die Herstellung von Werkstücken, die als Rotationskörper dienen sollen. Werkzeug und Werkstück werden in der Drehmaschine eingespannt. Durch die Rotation des Werkstücks hebt das Werkzeug Späne ab.

Korrosion

Als Korrosion bezeichnet man z.B. die Oxidation von Eisen, also das Rosten. Dieser Vorgang wird durch äußere Faktoren nd Einflüsse wie Feuchtigkeit und Nässe begünstigt.


Rundschleifen

Rundschleifmaschinen schleifen Durchmesser in oder um Werkstücke.

Beim Rundschleifen können Werkstücke von innen oder von außen bearbeitet werden. Eine Außenrundschleifmaschine dient zur Herstellung von zylinderförmigen Werkstücken. Sie bearbeitet das Werkstück von außen, bis durch das Schleifen die gewünschte Form entstanden ist.

Die Innenrundschleifmaschine kann durch Bohrungen einen gewünschten Durchmesser in ein Werkstück schleifen.

CNC

Die Computer numerische Steuerung (Computerized Numerical Control – CNC) ist ein System zur Steuerung und Kontrolle von Computer gesteuerten Maschinen.

Man kann es sich so vorstellen:

der Maschine wird ein Ist-Zustand eines Werkstückes, anhand von Datensätzen die in ein Programm eingepflegt werden vorgegeben. Der Soll-Zustand wird ebenfalls in der Programmierung aufgenommen. Daraufhin arbeitet die Maschine selbstständig und bearbeitet das Werkstück bis der Soll-Zustand erreicht ist.

Wenn eine Fräse CNC gesteuert wäre, so würde evtl. das Werkstück noch in die Maschine eingespannt werden, die Fräsarbeiten würde jedoch komplett die Maschine übernehmen.