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Welche Branchen verwenden CNC-Maschinen?


CNC-Bearbeitung (Computer Numerical Control) erzeugt viele komplizierte Teile, die von verschiedenen Branchen benötigt werden. Während die Massenproduktion für einige Anwendungen funktioniert, erfordern viele Branchen kundenspezifische Teile. Viele Unternehmen suchen für ihre Betriebe nach CNC-Bearbeitung, damit sie genaue Entwürfe verfolgen und präzise Teile mit Computersoftware herstellen können. Mehrere Branchen, vom medizinischen Bereich bis zum Transportwesen, verlassen sich auf Bearbeitungsteile. Dank der Weiterentwicklung von Computern und Maschinen ermöglicht der CNC-Bearbeitungsprozess kompliziertere kundenspezifische Designs, als andere Produktionsmethoden erreichen können.

Wie CNC-Bearbeitung funktioniert

CNC-Bearbeitung ist der Prozess der Verwendung von Computersoftware zur Steuerung von Maschinen, wobei ein virtuelles Design in ein greifbares, dreidimensionales Produkt umgewandelt wird. Dieser Prozess ist eine Form der subtraktiven Fertigung, was bedeutet, dass Projekte mit einem Materialblock beginnen, der maschinell weggeschnitten wird, um das beabsichtigte Design zu erstellen. Die Computerprogrammierung unterstützt den gesamten Prozess und hilft Experten dabei, Produkte mit extremer Designgenauigkeit herzustellen.

Ein CNC-Projekt beginnt mit der Erstellung eines Entwurfs mithilfe von CAD-Software (Computer Aided Design). Designer können praktisch jedes Objekt mit 3D-Software erstellen, aber sie müssen alle Materialspezifikationen oder Einschränkungen von CNC-Maschinen berücksichtigen, oder sie riskieren, ein Stück zu erstellen, das nicht seinem Design entspricht. Beispielsweise können Maschinen keine gekrümmten Schnitte reproduzieren, und steife Materialien erzeugen möglicherweise nicht das erwartete Aussehen.

Ein Programmierer verwendet CAM-Software, um das Design digital in ein Format zu manipulieren, das der Computer der CNC-Maschine verstehen kann. Maschinisten stellen sicher, dass die CNC-Maschine über die richtigen Werkzeuge für den Job verfügt und legen das ausgewählte Material in die Maschine ein. Schließlich weist das CNC-Programm die Maschine an, das Produkt basierend auf dem Design zu erstellen.

Während die Computer einen Großteil der Fertigung selbst erledigen, spielen Maschinisten oft noch eine Rolle in dem Prozess. Bei besonders komplexen Konstruktionen oder unterschiedlichen Maschinentypen kann es erforderlich sein, dass Maschinisten den Betrieb anhalten und einige Teile von Zeit zu Zeit drehen. Die maschinelle Bearbeitung ist möglicherweise auch nur der erste Schritt vor dem letzten Schliff, der von Hand ausgeführt werden muss.

Der gesamte CNC-Bearbeitungsprozess kann schnell abgeschlossen werden, da Maschinenbediener CAD-Zeichnungen innerhalb weniger Tage erstellen können. Bei Bedarf können CAD-Designs leicht geändert werden, sodass das Erstellen, Testen und Anpassen von 3D-Modellen oder Prototypen relativ schnell und einfach ist. Außerdem ist das Wegschneiden von Blöcken bestehender Materialien ein schneller Vorgang. Darüber hinaus können CNC-Maschinen Teil einer Montagelinie sein, sodass mehrere Maschinen zusammenarbeiten und viele Produkte oder alle Teile für ein Produkt gleichzeitig effizient produzieren können.

CNC-Maschinenfunktionen

Maschinenbediener können CNC-Maschinen verwenden, um viele Produktdesigns herzustellen, von Standardformen bis hin zu Objekten mit Verjüngungen und zusammengesetzten Konturen. Die CNC-Bearbeitungsindustrie kann Ihre größten oder kleinsten Aufträge bewältigen, von der Herstellung großer Teile bis hin zum Formen präziser Teile und deren Abschluss mit sekundären Endbearbeitungsvorgängen. Der automatisierte Prozess ermöglicht eine gleichbleibende Qualität und stellt sicher, dass alle Produkte gleich sind, selbst bei Massenproduktion.

Die CNC-Bearbeitung ist auch einzigartig ausgestattet, um Produktprototypen zu erstellen. Mit Rapid Prototyping können Sie ein Musterprodukt schnell und effizient bearbeiten und es dann prüfen und testen, um die Verwendbarkeit sicherzustellen, bevor die Massenproduktion beginnt. Die schnelle Bearbeitung von Teilen mit präziser Software verschafft Ihnen Zeit im Produktionsprozess, um genaue Designs während der Tests und der Fertigung zu implementieren, und kann die Abfallmenge Ihres Unternehmens verringern.

Die CNC-Bearbeitung ermöglicht auch eine vielseitige Fertigung, da Sie verschiedene Materialien verwenden können, um Teile mit genau den Spezifikationen herzustellen, die Sie benötigen. Viele Projekte können von diesem Maß an Präzision profitieren, einschließlich der Erstellung benutzerdefinierter Komponenten oder seltener Ersatzteile.

Obwohl viele Menschen die maschinelle Bearbeitung mit Metall assoziieren, stellen Maschinisten erfolgreich Teile aus anderen Materialien wie Phenolharzen, Kunststoffen, Hartschaum und Schnitzschaum her. Diese alternativen Materialien erhöhen die Vielseitigkeit der Bearbeitung und umfassen Optionen, die wasserfest, langlebig, nicht leitend sind oder andere Eigenschaften aufweisen, die bei Metallen nicht zu finden sind.

Die CNC-Bearbeitung verwendet verschiedene Arten von Geräten. Fräsen, Schraubbearbeitung und maschinelles Drehen arbeiten in verschiedenen Verfahren, wobei entweder die Werkzeuge oder die Materialien gedreht werden. Die Arbeiter wählen die Bearbeitungsmethoden basierend auf der erforderlichen Präzision des Produkts und dem verwendeten Inhalt aus. Ihre Optionen sind:

Industrien mit CNC-Maschinen

Präzision ist am wichtigsten in Fällen von Leben und Tod, wie sie in der Verteidigungs-, Luft- und Raumfahrt-, Petrochemie- und Verteidigungsindustrie auftreten. Unternehmen in diesen Sektoren verlangen höchste Genauigkeit bei ihren Teilen, da der Ausfall von Komponenten Leben gefährden kann. Die CNC-Bearbeitung kann das Maß an Präzision erreichen, das erforderlich ist, um Leben zu retten, wenn es darauf ankommt.

Einige Hersteller haben möglicherweise ihre eigenen Maschinen, um die benötigten Produkte herzustellen. Verschiedene Maschinen verwenden unterschiedliche Techniken, um mit unterschiedlichen Materialien zu arbeiten, je nachdem, was jeder Sektor für seine Teile benötigt. Andere Unternehmen entscheiden sich für die Zusammenarbeit mit professionellen CNC-Bearbeitungsunternehmen, um ihre Teile herzustellen.

Durch die Verwendung der richtigen Maschine und des richtigen Materials für die jeweilige Aufgabe können CNC-Maschinisten eine Vielzahl von Branchen bedienen. Jede dieser Branchen hat ihre eigenen Anforderungen, was bedeutet, dass nicht alle Anwendungen der CNC-Bearbeitung für jedes Unternehmen geeignet sind. Sogar Unternehmen innerhalb derselben Branche können in ihren Nischen unterschiedliche Anwendungen für die CNC-Bearbeitung finden.

1. Medizinische Industrie

Der medizinische Bereich ist auf maßgeschneiderte Qualitätsprodukte angewiesen, die den unterschiedlichen Bedürfnissen der Patienten gerecht werden. Diese Industrie verwendet jedoch auch viele Einwegartikel, um Patienten während der medizinischen Versorgung vor Infektionen oder Krankheiten zu schützen. Medizinunternehmen benötigen große Mengen an Präzisionsteilen, um die Bedürfnisse ihrer Patienten zu erfüllen und ihre Einrichtungen mit dem Nötigsten zu versorgen. Gelegentlich können Unternehmen Prototypen anfordern, bevor sie mit der vollen Produktion beginnen, insbesondere beim Testen neuer Ideen. Prototypen sind im medizinischen Bereich von entscheidender Bedeutung, da Fachleute sicherstellen müssen, dass die Produkte gut funktionieren, bevor sie sie bei Patienten einsetzen.

Die verschiedenen Arten von CNC-Maschinen passen sich gut an die Bedürfnisse des medizinischen Bereichs an. Aufgrund der Vielfalt der verfügbaren Materialien und Geräte können Mediziner eine breite Palette von Teilen durch CNC-Bearbeitung herstellen lassen, darunter:

Zu den Vorteilen von CNC-Maschinen im medizinischen Bereich gehört die Möglichkeit, schnell kundenspezifische Teile zu erstellen. Diejenigen in dieser Branche verlangen jedoch auch die Herstellung dieser Teile in FDA-zugelassenen Umgebungen. Bei der Herstellung individueller Designs ermöglicht die CNC-Software den Ingenieuren, alle Aspekte des Teils in drei Dimensionen zu sehen, bevor es bearbeitet wird. Dieser Prozess stellt sicher, dass jede Komponente die genauen Abmessungen hat, die sie für einen korrekten Betrieb benötigt. Teile, die zusammenpassen, müssen die kleinstmögliche Fehlerspanne aufweisen, da Probleme zu Maschinenstörungen und medizinischen Fehldiagnosen führen können.

2. Luft- und Raumfahrtindustrie

Geräte in der Luft- und Raumfahrtindustrie sind unterschiedlichen Bedingungen ausgesetzt, darunter hohe Geschwindigkeiten, schnelle Luftströmungen und extreme Luftdrücke. Um Flugzeugschäden zu vermeiden, müssen Ingenieure jede Komponente mit den präzisesten Werkzeugen und Teilen konstruieren. Selbst ein kleiner Fehler kann sich in einem Luftstrom verfangen und zu Luftwiderstand oder erhöhtem Verschleiß der Teile führen.

Die CNC-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrt muss unglaublich präzise Anforderungen erfüllen, z. B. enge Toleranzen von 0,00004 Zoll. Maschinisten müssen solche Toleranzen bei den besonders langlebigen Industriestandardmaterialien wie Titan, Aluminium, Nickel und einigen Kunststoffen einhalten. Die genauen Materialien hängen von den zu erstellenden Teilen und den erforderlichen Eigenschaften für diese CNC-Komponente ab.

Die Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet verschiedene Teile für Flugzeuge und Flugzeugwartungsgeräte, darunter:

Durch die Nutzung der CNC-Bearbeitung zur Herstellung von Komponenten erhält die Luft- und Raumfahrtindustrie die kundenspezifischen Teile, die sie benötigt, mit den extrem engen Toleranzen, die sie benötigt. Ohne die Fähigkeit, präzise Komponenten zu entwerfen und herzustellen, hat die Luft- und Raumfahrtindustrie möglicherweise nicht ihr aktuelles technologisches Niveau erreicht. Eine einfache Möglichkeit, experimentelle Stücke zu erstellen, ist entscheidend für die zukünftige Sicherheit und den Erfolg.

Die CNC-Bearbeitung ist auch eine ideale Methode zur Herstellung von Prototypen von Luft- und Raumfahrtteilen. Das Betrachten des 3D-Bildes auf einem Computer ermöglicht es dem Ingenieur, die Funktionalität des Teils zu testen und bei Bedarf schnell Änderungen vorzunehmen. Nach der Fertigstellung können Ingenieure mit dem CNC-Bearbeitungsprozess für eine schnelle Teileproduktion beginnen. Der Übergang von der Einzel- zur Massenproduktion von Teilen für die Luft- und Raumfahrtindustrie wird durch den Einsatz von CNC-Maschinen während des gesamten Prozesses einfach.

3. Transportindustrie

Viele Komponenten der Luftfahrtindustrie, wie z. B. Triebwerke, können auch in der Transportindustrie verwendet werden. Produktforschung und -prüfung sind für den Transportsektor ebenso wichtig wie für die Luft- und Raumfahrtindustrie, da sie die Sicherheit und Reisefähigkeit der Menschen beeinflussen. Fahrzeugdesigner müssen physische Teileprototypen testen, damit sie wissen, wie sie ihre ursprünglichen Designs und Modelle für bessere Ergebnisse ändern können. Die CNC-Bearbeitung ermöglicht es Ingenieuren, Prototypen zu erstellen, ihre Praktikabilität zu testen und schließlich ein Design mit genau den Spezifikationen zu erstellen, die sie benötigen.

Während die Luft- und Raumfahrtindustrie Fahrzeuge benötigt, die für überschallschnelle Geschwindigkeiten gebaut sind, erfordert der Transportsektor Langlebigkeit. Transportfahrzeuge benötigen robuste Komponenten, die stark genug sind, um schwere Fracht über weite Strecken zu transportieren. Die Transportindustrie benötigt möglicherweise CNC-Maschinen, um Teile zu konstruieren, die in verschiedenen Fahrzeugen verwendet werden, wie zum Beispiel:

Beim Einsatz in Hochgeschwindigkeitszügen belasten die hohen Geschwindigkeiten die Fahrzeuge zusätzlich, was eine noch höhere Präzision bei der Montage der an den Waggons und Motoren verwendeten Teile erfordert.

Da CNC-Maschinen Teile aus verschiedenen Materialarten herstellen können, können sie alles von Bremsen über Motorteile bis hin zu Werkzeugen herstellen. So wie sich Personenkraftwagen weiterentwickeln, um effizienter zu werden, sehen sich Frachtfahrzeuge in der Transportbranche ähnlichen Veränderungen gegenüber. Um die für eine Reihe von Tests erforderlichen schnellen Änderungen zu erreichen, können Ingenieure CNC-bearbeitete Konstruktionen verwenden, um den Forschungs- und Entwicklungsprozess zu beschleunigen und die erforderlichen Fahrzeuge und Teile schneller herzustellen.

4. Öl- und Gasindustrie

Die petrochemische Industrie nutzt große Maschinen für Raffinerien und Bohrinseln. Dieser Arbeitsbereich ist auf gut bearbeitete, passgenaue Teile angewiesen. Ohne eine perfekte Passform könnten Probleme wie Ventillecks, Kolbenausfälle oder Zylinderfehlfunktionen auftreten. Um effiziente Anlagen zu erreichen, benötigen petrochemische Unternehmen Komponenten, die mit den präzisesten CNC-Maschinen hergestellt werden.

Bohrinseln sind ein weiterer Ort, an dem Teile eine hohe Toleranz aufweisen müssen. Im Gegensatz zu anderen Einrichtungen arbeiten Bohrtürme in abgelegenen Gebieten. Wenn eine CNC-Komponente nicht so funktioniert, wie sie sollte, kann die Beschaffung eines Ersatzes oder einer Reparatur Tage dauern, bis die Produktion unterbrochen wird. Teile, die für den Einsatz auf Bohrinseln hergestellt werden, müssen beim ersten Mal gut funktionieren und bis weit in die Zukunft hinein funktionieren, selbst in Gegenwart von Salznebel aus dem Meer, Staub aus der Wüste oder Schnee aus den nördlichen Ebenen.

Zu den in der Öl- und Gasindustrie verwendeten Komponenten, die durch CNC-Bearbeitung hergestellt werden können, gehören Teile für Pipelines, Raffinerien und Bohrinseln, darunter:

Die Öl- und Gasindustrie bewegt sich mit einer Geschwindigkeit, die schnelle Durchlaufzeiten und gelegentlich eine großvolumige Teileverarbeitung erfordert. Zu den Vorteilen der CNC-Maschinenindustrie für diesen Sektor gehört die Möglichkeit, Spezialprodukte für Baustellen herzustellen. Darüber hinaus können CNC-Betriebe große oder kleine Teile für die Industrie sowie die Komponenten herstellen, die für elektronische Getriebe benötigt werden, die im Öl- und Gassektor immer beliebter werden.

5. Militär- und Verteidigungsindustrie

Ähnlich wie in der Öl- und Gasindustrie benötigt der Verteidigungssektor langlebige Teile, die selbst den härtesten Umgebungen standhalten. Die Regierung legt strenge Vorschriften für militärische Aktivitäten fest. So wie bei der Herstellung von medizinischem Zubehör die von der FDA erstellten Vorschriften eingehalten werden müssen, müssen Militärprodukte den staatlichen Vorschriften entsprechen.

Das Militär als Ganzes umfasst eine Vielzahl von Sektoren. Produkte und Teile, die für die Verteidigung hergestellt werden, können denen aus anderen Branchen wie der Luftfahrt-, Elektronik-, Schifffahrts-, Transport- und Medizinindustrie ähnlich erscheinen. Diese anderen Branchen müssen jedoch nicht so sehr mit der neuesten Technologie Schritt halten und gleichzeitig Zugang zu zuverlässigen Teilen an den entlegensten Orten haben. Der Verteidigungssektor benötigt präzise Teile wie:

Hochsicherheitsmaßnahmen erfordern die Geheimhaltung der genauen Verfahren und Produkte, die bei der Herstellung von militärischer Ausrüstung verwendet werden. Dieser Sektor kann jedoch Vorteile aus der Verwendung von CNC-Bearbeitung ziehen, wie z. B. effiziente Upgrades, langlebige Teile aus robusten Materialien und die Massenfertigung von zugelassenen Teilen, die genaue Toleranzen erfordern. Das Militär gehört zu den Branchen mit CNC-Maschinen, die möglicherweise regelmäßige Geräte-Upgrades erfordern. Präzise Bearbeitungs- und Prototypenfähigkeiten ermöglichen es dem Verteidigungssektor, die neueste Technologie einzusetzen und den besten Heimatschutz zu liefern.

6. Elektronikindustrie

Während die maschinelle Bearbeitung große Teile herstellen kann, eignet sie sich auch hervorragend als Option zum Entwerfen kleiner Komponenten, wie sie beispielsweise in der Elektronikindustrie verwendet werden. Moderne technologische Fortschritte beruhen auf kleinen, leichten Teilen und Geräten mit laserpräzisen Proportionen unter 10 Mikrometern, die alle durch die CNC-Bearbeitung geliefert werden können.

Neben gängigen Komponenten für elektrische Geräte benötigt die Elektronikindustrie auch Kapazitäten zur Herstellung von Kommunikationskomponenten. Kommunikationsteile können Kommunikationsgeräte vor Störungen durch andere Elektronik schützen. Sie bieten auch elektrische Verbindungen zwischen Teilen, einschließlich:

Kleinere Teile erfordern engere Toleranzen. Elektronik und andere elektrische Komponenten erfordern eine fehlerfreie Mikrobearbeitung. Menschen sind nicht in der Lage, solche Genauigkeitsstufen alleine zu erreichen. Der Einsatz eines Computers zum Schneiden und Steuern der Bearbeitungswerkzeuge erhöht die mögliche Präzision bei der Herstellung kleinster Bauteile. Die Elektronikindustrie verdankt ihren Erfolg der überlegenen Genauigkeit, die durch die CNC-Bearbeitung erzielt wird.

7. Meeresindustrie

Die Schifffahrtsindustrie verdankt ihren Erfolg den verschiedenen CNC-bearbeiteten Komponenten, die sie verwendet. Viele Wasserfahrzeugelemente erfordern ungewöhnliche Materialien oder Formen, und maschinelle Bearbeitung ist die perfekte Methode, um diese Anforderungen mit minimalem Aufwand zu erfüllen.

Im Gegensatz zu anderen Sektoren verlangt die Schifffahrtsindustrie von ihren Produkten ein hohes Maß an Wasserbeständigkeit, da die meisten Komponenten entweder direktem Wasser oder der Feuchtigkeit in Ozeanen, Seen und Flüssen ausgesetzt sind, wodurch Teile verschleißen können. Die meisten elektronischen Geräte funktionieren in feuchten oder nassen Umgebungen nicht gut. Marineprodukte hingegen sind auf wasserbeständige elektrische Komponenten angewiesen. Elektronik an Bord von Schiffen erfordert besondere Überlegungen, wie z. B. Gehäuse, die verhindern, dass Wasser elektrische Prozesse stört. Darüber hinaus müssen Teile, die im oder in der Nähe des Ozeans verwendet werden, korrosionsbeständig sein, da Salzwasser die falschen Materialien leicht erodieren kann.

Marineanwendungen erfordern auch ein hohes Maß an Portabilität und Haltbarkeit. Komponenten müssen lange halten und Verschleiß und Beschädigungen standhalten, da Schiffe auf hoher See möglicherweise lange warten müssen, bevor sie zur Reparatur an Land zurückkehren. Die CNC-Bearbeitung kann dazu beitragen, langlebige Teile herzustellen, indem sie nach genauen Designspezifikationen hergestellt werden, sodass sie fest sitzen und ohne Fehler gut zusammenarbeiten. Einige dieser Komponenten sind:

CNC benefits the marine industry through its ability to make custom parts. Whether for small boats or industrial shipping vessels, boat parts may need custom specifications to fit the user’s needs. With CNC machining’s versatility, engineers can make both large and small pieces, depending on the available machinery. Marine foams have a range of types, including rigid polyurethane and thermoplastic polyurethane, that engineers can use to create water-resistant, lightweight and durable parts for boats.

CNC Material Selection

CNC machining benefits several industries, and each application requires specific materials for best results. Narrowing down all the options helps machinists arrive at the most useful and long-lasting solutions for their products.

Some popular materials used in the above industries to make products and prototypes include:

Plastics

Plastics represent a wide range of materials, versatile in many industries. The medical field uses plastic for custom packaging to ensure product safety. Many healthcare supplies must also withstand high working temperatures, which certain plastics can accommodate.

The defense industry also uses plastics to make lightweight, temperature-stable parts for antennas, microwave lenses and more. Epoxy resins are strong enough for homeland security applications and can often meet specific temperature requirements.

Polyester film, another polymer resin, is a flexible and stable insulating material for electrical products and also has medical uses. Some plastics are friction and corrosion-resistant, ideal for products like bushings and bearings that may experience harsh environments. Other plastics are transparent, perfect for products that need to be stronger than glass but still see-through, like bullet-proof glass.

Carving Foam

Foam is lightweight and soft but also dense enough to withstand various applications. Moisture and rust-resistant, rigid foam will maintain its structural integrity even when exposed to water and rough conditions, making it useful in the marine industry. Its flexibility allows it to take almost any shape through CNC machining, and it’s a great material for creating intricate, detailed shapes.

Carving foam is ideal for fabricating seals, gaskets and electrical components. The defense industry also uses flexible, water-resistant foams for weatherproof radiofrequency products, as well as heat-resistant foams for custom homeland security projects.

Phenolics

Phenolics are fabric-reinforced laminates that have high tensile and flexural strength and work well for electrical applications. Thermosetting glass-reinforced laminates, like G10/FR4, are flame-retardant, heat-stable materials often used for electrical insulation, protecting people from strong electrical currents. G10/FR4 can also be used in printed circuit boards for telecommunications devices, as well as electrical controls like timers and transformers.

Other phenolic laminates have properties such as stability at higher temperatures, hardness and dimensional stability under different conditions. GPO3, in particular, is an electrical-grade material that achieves arc-resistant insulation in high-voltage parts such as switchgears, transformer components and TV parts. Some phenolics are even friction, abrasion and chemical-resistant, for use in various specialized industries.

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