So lösen Sie Ihre Herausforderungen beim Produktdesign mit subtraktiver Fertigung

Haben Sie kürzlich ein Produktdesign entwickelt oder haben Sie eine Produktidee, von der Sie glauben, dass sie das nächste große Ding sein wird, sobald sie auf den Markt kommt? Wenn ja, suchen Sie wahrscheinlich nach einer Fertigungstechnologie, mit der Ihr Produkt genau hergestellt wird, ohne dass Sie die Bank sprengen müssen.

Die subtraktive Fertigung gehört heute aufgrund ihrer hohen Genauigkeit, Präzision und geringen Kosten zu den am weitesten verbreiteten Fertigungsmethoden in vielen Branchen. Tatsächlich musste der Technologieriese Apple herkömmliche Herstellungsmethoden aufgeben und sich auf subtraktive Fertigungstechnologie verlassen, um das Unibody-Gehäuse des MacBook Pro herzustellen.

Aber was ist subtraktive Fertigung, wie unterscheidet sie sich von anderen Fertigungstechnologien und wie können Sie damit die typischen Herausforderungen des Produktdesigns von heute lösen? Dieser Artikel beantwortet diese Fragen und mehr.

Was ist subtraktive Fertigung?

Subtraktive Fertigung beinhaltet das Erstellen gewünschter Formen (oder Produkte) durch sukzessives Schneiden von Material aus festen Materialblöcken. Diese Herstellungsmethode begann in den 1940er Jahren in der Fertigungsindustrie Aufmerksamkeit zu erregen, da sie es Maschinisten ermöglichte, komplexe Teile mit optimaler Genauigkeit und Präzision manuell herzustellen.

Und um die Sache noch interessanter zu machen, eliminieren moderne subtraktive Fertigungstechnologien den „menschlichen Faktor“ bei der Bearbeitung – sie erfordern wenig bis gar keine Eingaben von Maschinisten, um eine noch bessere Genauigkeit und Präzision als herkömmliche Technologien zu erreichen. Ein Beispiel für eine solche moderne subtraktive Fertigungstechnologie ist die CNC-Maschine (Computer Numerical Control).

Eine CNC-Maschine stützt sich auf ein Computerprogramm (G-Code), um Schneidwerkzeuge anzuweisen, die erforderlichen Schnitte an einem Werkstück auszuführen und die gewünschte Form zu erreichen. Ein Produktdesigner muss lediglich ein 3D-CAD-Modell (Computer Aided Design) des Teils erstellen. Und der CNC-Programmierer führt alle erforderlichen Aufgaben aus, um dieses Modell in G-Code umzuwandeln, mit dem die CNC-Maschine die gewünschten Teile autonom erstellt.

Was ist der Unterschied zwischen additiver und subtraktiver Fertigung?

Wie moderne subtraktive Bearbeitungstechnologien, additive Fertigung Technologien stützen sich auch auf 3D-CAD-Modelle und Computerprogramme, um die gewünschte Form zu erstellen. Im Gegensatz zur subtraktiven Bearbeitung beinhaltet die additive Fertigungsmethode jedoch das schichtweise Hinzufügen von Materialien, bis Sie die gewünschte Form erreicht haben. Ein Beispiel für additive Fertigungstechnologie ist der 3D-Drucker.

Obwohl der 3D-Druck heute in vielen Branchen an Bedeutung gewinnt, wird er subtraktive Fertigungsverfahren wie die CNC-Bearbeitung wahrscheinlich nicht in absehbarer Zeit ersetzen. Beispielsweise beträgt die globale Marktgröße für CNC-Maschinen derzeit 83,99 Milliarden US-Dollar und wird voraussichtlich bis 2028 128,41 Milliarden US-Dollar überschreiten. Im Gegensatz dazu wird der globale Markt für 3D-Druck auf 12,6 Milliarden US-Dollar geschätzt.

Welche Vorteile hat also die CNC- (oder subtraktive) Bearbeitung gegenüber additiven Fertigungsverfahren?

Was sind die Vorteile der CNC-Bearbeitung?

#1 Bessere Genauigkeit und Präzision

Einer der Hauptvorteile von CNC-Maschinen ist ihre höhere Genauigkeit gegenüber verschiedenen Arten von 3D-Drucktechnologien, einschließlich SLS- (Selective Laser Sintering), FDM- (Fused Deposition Modeling) und Direct Metal Laser Sintering (DMLS)-Technologien. Um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, wie die Genauigkeit von CNC-Maschinen im Vergleich zu diesen 3D-Drucktechnologien abschneidet, zeigt Tabelle 1 die erreichbaren Toleranzgrenzen dieser Technologien.

Die Präzision (oder Wiederholbarkeit) von CNC-Maschinen ist vergleichbar mit 3D-Druckern. Mit der CNC-Bearbeitung können Sie jedoch große Mengen von Teilen innerhalb weniger Stunden replizieren, während 3D-Drucker Tage (oder Wochen) benötigen, um die gleiche Menge zu produzieren. Die CNC-Bearbeitung bietet Ihnen einfach eine kürzere Vorlaufzeit im Vergleich zum 3D-Druck.

Erfahren Sie mehr über die Unterschiede zwischen Genauigkeit und Präzision.

#2 Kompatibel mit einer Vielzahl von Materialien

Als Produktdesigner stimmen Sie zu, dass die Materialauswahl eine entscheidende Rolle für die Leistung und die Kosten Ihres Produkts spielt. Aber selbst nachdem Sie ein ideales Material für Ihr Produkt ausgewählt haben, müssen Sie immer noch eine Fertigungstechnologie auswählen, die mit Ihrem Material kompatibel ist.

CNC-Maschinen sind mit so ziemlich jedem Metall, Kunststoff, Holz oder Verbundstoff kompatibel, solange diese Materialien in massiven Blöcken erhältlich sind. Im Gegensatz dazu sind 3D-Drucker nur mit Kunststoffen und wenigen Metallen kompatibel.

Erfahren Sie mehr über CNC-Bearbeitungsmaterialien.

#3 CNC-Maschinen können große und komplexe Teile herstellen

CNC-Maschinen können im Gegensatz zu additiven Fertigungstechnologien extrem große und komplexe Teile herstellen. Beispielsweise kann eine einfache CNC-Fräsmaschine Teile mit einem Bauvolumen von bis zu 2000 x 800 x 1000 mm erstellen, während das maximale Bauvolumen von SLS-3D-Druckern bei etwa 300 x 300 x 300 mm liegt.

Erfahren Sie mehr über die CNC-Bearbeitung im Vergleich zum 3D-Druck.

Die Wahl zwischen additiver und subtraktiver Fertigung:Gensun kann helfen

Die subtraktive Fertigung kann viele der Probleme lösen, auf die Sie bei der Produktentwicklung stoßen würden. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die subtraktive Fertigung eine Einheitsmethode für die Herstellung jedes Designs ist, das Sie sich ausdenken. Stattdessen hängt die richtige Fertigungstechnologie von Ihren Anforderungen an das Produktdesign ab, und es hilft, wenn Sie mit einer Maschinenwerkstatt mit additiven und subtraktiven Fertigungsmöglichkeiten zusammenarbeiten.

Glücklicherweise ist Gensun Precision Machining ein führender Anbieter von additiven und subtraktiven Bearbeitungsdiensten in ganz Asien. Wir verfügen nicht nur über hochmoderne Bearbeitungstechnologien, sondern auch über sehr erfahrene Ingenieure, Maschinisten und Qualitätskontrollexperten, die Ihr Produkt gleich beim ersten Mal richtig fertigstellen können.

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