Kurzanleitung zum CNC-Aluminium-Prototyping

CNC-Prototyping-in-Aluminium kann einige beträchtliche Vorteile bieten.

Der Schritt von einfacheren Materialien kann neue Anwendungen in einer größeren Vielfalt von Branchen eröffnen. Als eines der gebräuchlichsten Materialien in der CNC-Bearbeitung ist Aluminium ein ideales Material für das Prototyping, und es ist sicherlich eine Überlegung wert, die Fähigkeit ins Haus zu bringen. Abhängig von den Branchen, die Ihr Betrieb bedient, und den benötigten Teilen, kann dies sogar eine Notwendigkeit sein.

Wenn man sich darauf einlässt, gibt es eine schwindelerregende Menge an Informationen, die man über Aluminium lernen kann. Um sich ein einfaches und vollständiges Bild davon zu machen, was CNC-Aluminium-Prototyping für Sie bedeuten könnte, folgen Sie unseren Richtlinien und Tipps für CNC-Aluminium-Prototyping.

Welche Arten von Produkten werden in Aluminium bearbeitet?

Eine ganze Reihe von Produkten werden aus Aluminium bearbeitet und repräsentieren eine Vielzahl von Branchen.

Während es viele vertikale Märkte gibt, in denen Aluminium bearbeitet wird, um bestimmte Produkte herzustellen, ist einer der am weitesten verbreiteten die Elektronikindustrie. Die hergestellten Produkte reichen von industriellen Steuerungsgehäusen, Kühlkörpern und Rahmen, Laptop- oder Mobiltelefongehäusen usw. Selbst scheinbar unbedeutende Komponenten wie Lautstärketasten werden oft aus Aluminium hergestellt, um dem Produkt ein hochwertigeres Gefühl als Kunststoff zu verleihen.

Auch Formenbauer sind auf Aluminium-Prototypen angewiesen. Wenn die Anfrage klein ist und die Lebensdauer der Form keine Rolle spielt, kann bei der Herstellung einer Aluminiumform im Vergleich zur Herstellung einer Form aus gehärtetem Stahl viel Zeit gespart werden. Aluminium kann auch für Kohlefaser- oder Thermoformformen verwendet werden, im Gegensatz zum kostspieligen Bau einer Spritzgussform.

Die Luftfahrt- und Verteidigungsindustrie bezieht auch aus Aluminium bearbeitete Teile, wie Gehäuse für Radarplatinen oder Strukturkomponenten. Darüber hinaus verlässt sich der Automobilsektor auf die Aluminiumbearbeitung für die Massenproduktion von Autoteilen wie Verkleidungen, Innenverkleidungen und Hardware.

Welche Arten von Aluminium werden für das Prototyping verwendet?

CNC-Aluminium-Prototyping ist keine Einheitslösung. Während mehrere Branchen und Forschungs- und Entwicklungslabors auf Aluminium-Prototyping angewiesen sind, um kritische Teile für bestimmte Produkte herzustellen, ist es wichtig, die beste Aluminiumart für den Job zu evaluieren.

Bekannt als die am häufigsten verwendete Aluminiumsorte in den USA, ist 6061 beliebt für Prototypen oder Produktionsanforderungen.

Warum?

Abgesehen davon, dass es beim Bearbeiten oder Schweißen einfach zu bearbeiten ist, ist 6061 Aluminium ein ideales Material für die Herstellung. Es kann geschmiedet oder extrudiert werden, hat ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, ist im Handel weit verbreitet und preisgünstig. Aus diesen Gründen bevorzugen viele Branchen Aluminium 6061 für eine Vielzahl von Anwendungen.

Wenn Ihr Prototyp Aluminium benötigt, das strukturell steifer und härter ist, kann es erforderlich sein, auf 7075 Aluminium aufzurüsten. Es überrascht nicht, dass dieses stärkere Aluminium für die Herstellung von Schusswaffen und Luft- und Raumfahrtkomponenten bevorzugt wird. Dies liegt auch daran, dass 7075 trotz seiner zusätzlichen Stärke immer noch leicht ist und mit 6061 vergleichbar ist.

Geringere Qualitäten wie 5052 haben einige Ähnlichkeiten mit 6061, sind aber weicher. Dies macht sie ideal für Elektroniktafeln, insbesondere für Frontplattenarbeiten, bei denen das Teil nach der Bearbeitung möglicherweise gebogen werden muss.

Es gibt sogar noch niedrigere Qualitäten, wie Aluminium der 3000er-Serie. 3000 ist näher an elementar reinem Aluminium, was bedeutet, dass es sehr weich und gummiartig ist. Anschließend ist die Bearbeitung mit einer typischen CNC-Maschine weitaus anspruchsvoller. Das Fräsen von Aluminium der 3000er-Serie auf einer DATRON kann jedoch hervorragende Ergebnisse erzielen. Mit Schneidwerkzeugen und Hochgeschwindigkeitsspindeln, die für die Bearbeitung dieser Art von Materialien ausgelegt sind, kann dies die Aufgabe erheblich erleichtern.

Eine weitere gebräuchliche Aluminiumsorte ist MIC-6, die speziell für den Einsatz entwickelt wurde, bei dem enge Toleranzen für die Ebenheit erforderlich sind. Oft wird dies als Werkzeugplatte bezeichnet, ideal, wenn eine Situation eine Vorrichtungsplatte aus Aluminium erfordert, die Sie nicht flach fräsen oder schleifen möchten, und sich um Verziehen sorgen muss (dazu später mehr). MIC-6 hat die richtigen Eigenschaften, um eine hohe Ebenheit zu erhalten.

Obwohl viele verschiedene Aluminiumserien verfügbar sind (und alle nur einmal benötigt werden), werden Sie feststellen, dass die allgemeine Präferenz zugunsten von 6061 für die CNC-Bearbeitung fällt.

Den CNC-Aluminium-Prototyping-Prozess verstehen

Um den Prozess des CNC-Aluminium-Prototyping zu verstehen, ist es hilfreich, das Verfahren Schritt für Schritt durchzugehen. Beginnen wir mit dem anfänglichen CAD/CAM-Prozess und arbeiten uns auf das fertige Teil zu. Hier sind unsere Top-Tipps:

Schritt Eins

Entwerfen Sie Ihr Teil für die Herstellbarkeit. Es mag offensichtlich erscheinen, aber es kommt allzu häufig vor, dass ein Teil nur unter technischen oder ästhetischen Gesichtspunkten entworfen wird. Stellen Sie sicher, dass Sie keine zu tiefen Merkmale, zu enge Toleranzen oder unmöglich herstellbare Merkmale haben. Denken Sie daran, dass Sie mit einem runden Werkzeug kein Quadrat in einer Ecke schneiden können!

Schritt Zwei

Bestimmen Sie, mit welcher Aluminiumsorte Sie arbeiten werden. Studieren Sie Ihre Optionen und bestimmen Sie, welche Klasse Ihren Bedürfnissen am besten entspricht. Verwenden Sie Software für die Finite-Elemente-Analyse (FEA) (wie Autodesk Fusion 360) für Teile, die hohen Kräften standhalten. Die Wahl Ihres Materials wird jede zukünftige Entscheidung beeinflussen.

Schritt Drei

Wenn die Aluminiumsorte gesperrt ist, können Sie mit der Auswahl Ihrer Schneidwerkzeuge beginnen. Wählen Sie immer das kürzeste verfügbare Werkzeug, um die Arbeit zu erledigen. Die Verwendung eines längeren Werkzeugs, das Sie zur Hand haben, mag bequemer erscheinen als die Bestellung eines kürzeren, aber Sie werden die Entscheidung bereuen, wenn Ihr fertiges Teil mit Rattermarken übersät ist – ein verräterisches Zeichen für eine Werkzeugverbiegung.

Berücksichtigen Sie auch Ihre CNC-Maschinenkonfiguration, bevor Sie Ihre Werkzeugentscheidung treffen. Eine typische Maschine mit niedriger Drehzahl profitiert von Werkzeugen mit höherer Schneidenzahl, leidet aber wiederum unter geringer Effizienz und höheren Schnittkräften. Bei einer CNC-Maschine mit hoher Drehzahl, wie einer DATRON, ist ein Werkzeug mit geringerer Schneidenzahl (idealerweise einschneidig) eine gute Wahl, um die Schnittkräfte zu reduzieren und eine hervorragende Spanabfuhr zu ermöglichen.

Schritt vier

Nachdem Sie Ihr Arsenal an Tools ausgewählt haben, ist es an der Zeit, über Feeds und Geschwindigkeiten zu sprechen. Für den Unbekannten kann das Verständnis von Feeds und Geschwindigkeiten eine entmutigende Aufgabe sein.

Glücklicherweise gibt es großartige Ressourcen für Anfänger. Werkzeughersteller liefern Vorschub- und Geschwindigkeitsleitfäden, um Sie auf den richtigen Weg zu bringen. Dienste wie ProvenCut liefern jede Menge Informationen basierend auf der von Ihnen verwendeten Maschine, was das Einstellen Ihrer Vorschübe und Geschwindigkeiten zum Kinderspiel macht. DATRON bietet sogar eine umfassende Schneideanleitung, die nicht nur Informationen darüber liefert, welches Feature Sie herstellen, sondern auch welche Maschinenkonfiguration Sie haben.

Schritt Fünf

Wählen Sie die richtige Vorrichtung für das Stück, das Sie herstellen. Beispielsweise eignet sich ein Vakuumtisch perfekt für großes Plattenmaterial. Kleinere oder ungewöhnlich geformte Teile benötigen möglicherweise einen pneumatischen oder mechanischen Schraubstock. Komplexe, mehrseitige Teile eignen sich möglicherweise am besten für eine 4. oder 5. Achse.

Schritt Sechs

Die Auswahl der richtigen Werkzeuge ist wichtig für die Spanabfuhr, aber die Verwendung eines angemessenen Kühlsystems kann noch entscheidender sein. Bei Aluminium ist zerstäubtes Verdunstungskühlmittel eine großartige, saubere Option, aber Flutkühlmittel, Nebelöl oder Druckluft sind ebenfalls akzeptabel. Unabhängig davon, welcher verwendet wird, stellen Sie sicher, dass der Span so schnell wie möglich aus dem Schnittbereich ausgeworfen wird.

Schritt sieben

Ein letzter Tipp zum Thema Werkzeuge:Beim Fräsen von Aluminium auf unbeschichtete Werkzeuge achten. Die Verwendung beschichteter Werkzeuge mag wie ein Kinderspiel erscheinen, aber beachten Sie:Beschichtungen fügen eine dünne Materialschicht über einer scharfen Schneidkante hinzu und runden sie somit ab. Dies mag bei härteren Materialien gut funktionieren, aber beim Schneiden von weicheren Aluminiumsorten besteht die Gefahr des „Fressens“.

Fressen ist offensichtlich, wenn sich Aluminium an der abgerundeten Kante ansammelt, weil das Werkzeug nicht scharf genug ist. Es hinterlässt einen deutlichen Aluminiumschlieren an der Schneide. Dies kann zu beschleunigtem Werkzeugverschleiß und schlechten Fräsergebnissen führen. Je schärfer das Werkzeug, desto geringer sind die Schnittkräfte und Reibungsverluste. Dies führt zu einer effizienteren Nutzung der verfügbaren Leistung der Spindel, was zu einer längeren Werkzeuglebensdauer, schnelleren Zykluszeiten und besser aussehenden Teilen führt.

Achter Schritt

Achten Sie auf Eigenspannungen im Material. Unterschiedliche Aluminiumarten bringen aufgrund der Herstellungsverfahren ihre eigenen Spannungen im Material mit sich. Extrudiertes 6061-Aluminium beispielsweise unterliegt höheren inneren Spannungen als gegossenes MIC-6.

Das zählt, wenn es um Prozesssicherheit und das Einhalten von Fertigtoleranzen geht. Das Schneiden in beanspruchtes Material kann zu Verwerfungen führen, die allgemein als „Bogen“ oder „Kartoffelsplitter“ bezeichnet werden. Beim einseitigen Fräsen eines belasteten Materials werden die inneren Kräfte ungleichmäßig, wodurch es sich verdreht. Die kluge Auswahl Ihrer Werkzeuge, Materialien, Arbeitshaltung und Strategien hilft, diese Belastungen zu mindern.

Nach unserem kurzen Überblick über den Prototyping-Prozess und den Tipps, die wir zur Unterstützung jedes Schritts aufgenommen haben, fühlen Sie sich hoffentlich zuversichtlicher in Bezug auf die Aussicht, CNC-Aluminium-Prototyping ins Haus zu bringen. Natürlich sind wir immer für Sie da, um Fragen zu beantworten und individuelle Anleitungen zu geben, wenn Sie bereit sind, weiterzumachen.

Vorteile von CNC-Aluminium-Prototyping im eigenen Haus

Die Entscheidung, CNC-Aluminium-Prototyping im eigenen Haus zu integrieren, bietet mehrere wichtige Vorteile, die die Geschwindigkeit bei weitem übertreffen und Kosten sparen, die normalerweise beim Outsourcing anfallen.

Zunächst führen Sie die Möglichkeit ein, ein Teil kurzfristig nachzuarbeiten; Tatsächlich können Sie möglicherweise vermeiden, ein ganz neues Teil vollständig zu erstellen.

Betrachten Sie am Beispiel der Elektronikindustrie den Fall der Auslagerung eines Elektronikgehäuses. Nach einer dreiwöchigen Wartezeit erhalten Sie es, genau so, wie Sie es mit Ihrem Design angegeben haben.

Aber natürlich muss Ihr Designteam die Toleranzen für ein bestimmtes Merkmal anpassen, und die Elektronikingenieure brauchen eine zusätzliche Tasche für einen neuen Mikrochip. Um diese Anpassung vorzunehmen, müssten Sie das Teil natürlich erneut zur Nachbearbeitung einsenden. Abhängig von der Vorlaufzeit können Sie mit einer weiteren Bearbeitungszeit von mindestens drei Wochen rechnen. Haben Sie so viel Zeit?

Stellen Sie sich nun vor, Sie hätten CNC-Aluminium-Prototyping im eigenen Haus. Sie können ein Feature einfach mit der Maschinensonde abmelden, Ihre Werkzeugwege auf das neueste Modell aktualisieren und die Anfrage innerhalb kürzester Zeit intern lösen. Letztendlich können Sie die Erstellung eines neuen Teils ganz vermeiden, da Aluminium so einfach nachzubearbeiten ist.

Darüber hinaus stehen Kosteneinsparung und Flexibilität im Mittelpunkt der Maschinen von DATRON.

Wenn Sie CNC-Aluminium-Prototyping ins Haus bringen, werden diese Vorteile durch die Tatsache deutlich, dass DATRON-Maschinen gezielt auf ihre Fähigkeit zur Bearbeitung von Aluminium ausgelegt sind. Unter der Voraussetzung, dass die Teile die richtigen Spezifikationen in Bezug auf Größe und Form aufweisen, sind die von Grund auf neu entwickelten Maschinen von DATRON – genau wie unsere Schneidwerkzeuglinie – für das CNC-Aluminium-Prototyping überlegen.

Wir hoffen, dass unsere Kurzanleitung zum CNC-Aluminium-Prototyping Ihnen die Informationen liefert, die Sie benötigen, um den Prozess intern zu verlagern. Wenn Sie weitere Fragen haben, können Sie sich gerne an uns wenden.