Die Einführung der computergesteuerten Schneidmaschinentechnologie hat die Entwicklung vieler Branchen erheblich beschleunigt. Die bisher verwendeten Lösungen, d. h. die manuelle oder halbautomatische Bearbeitung von Teilen auf Dreh-, Fräs- oder Schleifmaschinen (oft auf der Grundlage von Schablonen und anderen Hilfsmitteln) haben für die Produktion einer kleinen Anzahl von Objekten gut funktioniert.
Die Massenproduktion solcher Teile war jedoch zeit- und arbeitsintensiv - die Produktionskapazität von manuell gesteuerten Schneidegeräten war und ist begrenzt. Dies war eine echte Produktionsbeschränkung, die es schwierig machte, identische Teile in großem Maßstab zu produzieren, und zudem nicht leicht skalierbar war.
Deshalb war die Einführung der computergestützten numerischen Steuerung (oder: CNC, von Computerised Numerical Control) in den 1950er Jahren praktisch eine weitere technologische Revolution.
Was ist CNC-Bearbeitung?
Klassische Fräsmaschinen oder Drehbänke erfordern einen Bediener - ohne einen solchen sind sie einfach nur ein Werkzeug, das nichts von alleine produzieren kann. Es ist der Bediener, der den Fräserkopf steuert oder das Drehmesser in der richtigen Weise anwendet - die Maschine erleichtert diese Arbeit nur.
Die Serienproduktion von Teilen - mit dieser Form der Bearbeitung - ist begrenzt: Ein Bediener kann nur eine bestimmte Anzahl von Teilen in einer Schicht herstellen. Außerdem muss jedes Teil die Qualitätskontrolle durchlaufen und auf die Einhaltung von Spezifikationen und Toleranzen geprüft werden. Mangelhafte Teile werden entweder nachbearbeitet, umgeschmolzen (z.B. in der Metallverarbeitung) oder in den Müll geworfen.
Die computergestützte numerische Steuerung (CNC) ermöglicht es, den Produktionsprozess zu beschleunigen, und überlässt es dem Bediener, den Betrieb der Maschine zu programmieren und das Werkstück in den Arbeitsbereich (Frästisch oder Drehspindel) zu legen.
Das bedeutet, dass eine CNC-Maschine, sobald sie programmiert ist, dieselbe Bewegungsabfolge schneller und um ein Vielfaches genauer ausführen kann als ein menschlicher Bediener. Und das Wichtigste: autonom und mit minimaler Überwachung durch den Bediener.
Dies hat es möglich gemacht, den Bearbeitungsprozess in der modernen Industrie zu rationalisieren und somit mehr Teile in kürzerer Zeit zu produzieren. Natürlich ist eine Qualitätskontrolle immer noch notwendig, aber die moderne Bearbeitung sorgt für sehr geringe Toleranzen bei CNC-Produkten und damit für weniger Ausschuss.
Man sollte bedenken, dass jede Komponente eines CNC-Maschinenparks programmiert werden muss, damit sie richtig funktioniert. Daher ist eine CNC-basierte Produktion erst ab einer bestimmten Anzahl von Elementen rentabel - man schätzt, dass diese Grenze bei 100 identischen Elementen liegt:
- unterhalb dieser Grenze kann es kostengünstiger sein, sie mit herkömmlichen Bearbeitungsmethoden herzustellen.
- oberhalb dieser Grenze werden CNC-Dienstleistungen zu einer Quelle echter und skalierbarer Einsparungen, und die Produktion selbst (oder die anschließende Herstellung eines neuen Pools von Bauteilen) wird viel einfacher.
Welche Branchen profitieren von der CNC-Bearbeitung?
Die maschinelle Bearbeitung für die Industrie war schon immer anspruchsvoll - die Qualitätskontrolle, die die Produktion jedes bearbeiteten Teils abschließt, war und ist die wichtigste Produktionsphase.
Wie die manuelle Zerspanung selbst, ist sie arbeits- und zeitintensiv. Das ist einer der Gründe, warum die CNC-Bearbeitungstechnologie so schnell zum Standard in vielen Branchen geworden ist.
CNC-Produkte für die Industrie, die mit Hilfe der CNC-Zerspanungstechnik hergestellt werden, werden u.a. verwendet von:
- der Automobilindustrie (d.h. der Automobilindustrie im weitesten Sinne) - von der Herstellung von Antriebskomponenten (Motorblöcke und -köpfe, Kolben, Kurbelwellen) über das numerische Schneiden ganzer Karosserieteile oder Rahmen bis hin zum Drehen von Felgen (z.B. aus Aluminium),
- die Luft- und Raumfahrtindustrie - von der Bearbeitung von Flugzeuginnenräumen über das Schneiden von Strukturteilen bis hin zur Präzisionsfertigung von Triebwerksteilen (z. B. Rotorblättern),
- die allgemeine Maschinen- und Komponentenindustrie - CNC-Fräsen oder andere Formen der maschinellen Bearbeitung sind die Grundlage für die Produktion großer Mengen von wiederholbaren Komponenten,
- Fahrradindustrie - die Produktion von Zahnrädern, Naben oder Lagern ist dank der CNC-Technologie viel schneller geworden,
- die Militärindustrie - durch die Einhaltung von Mindesttoleranzen können Schlüsselelemente von Waffen (z. B. das Drehen von Läufen oder das Fräsen ganzer Abzugsgehäuse und Schlösser) oder wesentliche Elemente von Kampffahrzeugen schneller hergestellt werden,
- die Möbelindustrie (und die Holzbearbeitung im Allgemeinen, einschließlich der Herstellung von Instrumenten) - der Einsatz von CNC-Fräsmaschinen hat die Arbeitseffizienz erhöht, auch im Vergleich zum Schneiden von Teilen mit genauen Vorlagen und hochwertigen Kopierfräsern,
- die Elektronikindustrie (z.B. für die Herstellung von Gehäusen oder Serverracks).
Und das sind nur ein paar Beispiele für die praktische Anwendung der CNC-Bearbeitung in der Industrie.
In der Praxis profitiert jede Branche von der Einführung dieser Technologie - sowohl logistisch (schnellere Produktion und Lieferung von Bauteilen) als auch finanziell (der Preis für die Herstellung eines Bauteils ist niedriger und skaliert umgekehrt proportional zur Anzahl der bestellten Objekte).
Vorteile der CNC-Bearbeitung
Für jede der oben genannten Branchen sind die Eigenschaften von gut arbeitenden CNC-Maschinen wichtig, wie zum Beispiel:
- Bearbeitungspräzision,
- geringe Toleranzen der gefertigten Teile,
- hohe Geschwindigkeit bei der Bearbeitung großer Mengen von Teilen,
- sehr hohe Wiederholgenauigkeit,
- die einfache Herstellung einer weiteren Charge von Teilen mit den gleichen Parametern,
- und schließlich die Geschwindigkeit der Produktion.
Aufgrund all dieser Eigenschaften wird die CNC-Bearbeitung für die Industrie in allen Branchen eingesetzt, in denen die Produktion großer Mengen hochwertiger Teile wichtig ist.
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