Produktdesign mit subtraktiver Fertigung meistern: Präzision, Kosteneffizienz & Zuverlässigkeit

Haben Sie kürzlich ein Produktdesign entwickelt oder eine Produktidee, von der Sie glauben, sie wird der nächste große Hit auf dem Markt? Dann suchen Sie wahrscheinlich nach einer Fertigungstechnologie, die Ihr Produkt präzise erstellt, ohne Ihr Budget zu sprengen.

Die subtraktive Fertigung gehört heute zu den am weitesten verbreiteten Fertigungsmethoden in vielen Branchen – wegen ihrer hohen Genauigkeit, Präzision und niedrigen Kosten. Tatsächlich musste Tech-Gigant Apple herkömmliche Fertigungsmethoden aufgeben und auf subtraktive Fertigungstechnologie setzen, um das Unibody-Gehäuse des MacBook Pro zu fertigen.

Was ist subtraktive Fertigung, wie unterscheidet sie sich von anderen Fertigungstechnologien und wie können Sie sie nutzen, um heutige typische Produktdesign-Herausforderungen zu lösen? Dieser Artikel beantwortet diese Fragen und mehr.

Was ist subtraktive Fertigung?

Subtraktive Fertigung umfasst die Erstellung gewünschter Formen (oder Produkte) durch sukzessives Entfernen von Material aus massiven Blöcken. Diese Fertigungsmethode gewann in den 1940er Jahren in der Fertigungsindustrie an Bedeutung, da sie Zerspanern ermöglichte, komplexe Teile manuell auf optimale Genauigkeit und Präzision zu fertigen.

Und um die Dinge noch interessanter zu machen: Moderne subtraktive Fertigungstechnologien eliminieren den „menschlichen Faktor“ in der Bearbeitung – sie erfordern wenig bis gar keine Eingriffe von Zerspanern, um noch bessere Genauigkeit und Präzision als herkömmliche Technologien zu erreichen. Ein Beispiel für solche modernen subtraktiven Fertigungstechnologien ist die computergesteuerte numerische Steuerung (CNC).

Eine CNC-Maschine nutzt ein Computerprogramm (G-Code), um Schneidwerkzeuge anzuweisen, die erforderlichen Schnitte an einem Werkstück vorzunehmen und die gewünschte Form zu erreichen. Ein Produktdesigner muss lediglich ein 3D-CAD-Modell (Computer-Aided Design) des Teils erstellen. Der CNC-Programmierer führt dann alle notwendigen Aufgaben aus, um dieses Modell in G-Code umzuwandeln, den die CNC-Maschine verwendet, um die gewünschten Teile autonom zu erstellen.

Was ist der Unterschied zwischen additiver und subtraktiver Fertigung?

Wie moderne subtraktive Bearbeitungstechnologien nutzen auch additive Fertigung-Technologien 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 Material, bis die gewünschte Form erreicht ist. Ein Beispiel für additive Fertigungstechnologie ist der 3D-Drucker.

Obwohl 3D-Druck in vielen Branchen an Dynamik gewinnt, wird er subtraktive Fertigungsprozesse wie die CNC-Bearbeitung nicht so schnell ersetzen. Der globale Markt für CNC-Maschinen beträgt derzeit 83,99 Milliarden USD und soll bis 2028 128,41 Milliarden USD überschreiten. Im Gegensatz dazu wird der globale Markt für 3D-Druck auf 12,6 Milliarden USD geschätzt.

Welche Vorteile bietet die CNC- (oder subtraktive) Bearbeitung gegenüber additiven Fertigungsprozessen?

Was sind die Vorteile der CNC-Bearbeitung?

#1 Bessere Genauigkeit und Präzision

Einer der Hauptvorteile von CNC-Maschinen ist ihre höhere Genauigkeit gegenüber verschiedenen 3D-Drucktechnologien, einschließlich SLS (Selektives Lasersintern), FDM (Schmelzschichtung) und DMLS (Direktes Metall-Lasersintern). Um Ihnen einen Eindruck vom Genauigkeitsvergleich zu geben, zeigt Tabelle 1 die erreichbaren Toleranzgrenzen dieser Technologien.

Die Präzision (oder Wiederholgenauigkeit) von CNC-Maschinen ist mit 3D-Druckern vergleichbar. Mit CNC-Bearbeitung können Sie jedoch große Stückzahlen von Teilen in wenigen Stunden replizieren, während 3D-Drucker für dieselbe Menge Tage (oder Wochen) benötigen. Einfach gesagt: CNC-Bearbeitung bietet kürzere Lieferzeiten im Vergleich zum 3D-Druck.

Mehr über die Unterschiede zwischen Genauigkeit und Präzision erfahren.

#2 Kompatibel mit einer breiten Palette von Materialien

Als Produktdesigner werden Sie zustimmen, dass die Materialauswahl eine entscheidende Rolle für Leistung und Kosten Ihres Produkts spielt. Doch auch nach der Wahl eines idealen Materials besteht die Notwendigkeit, eine Fertigungstechnologie zu wählen, die mit Ihrem Material kompatibel ist.

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

Mehr über CNC-Bearbeitungsmaterialien erfahren.

#3 CNC-Maschinen können große und komplexe Teile fertigen

CNC-Maschinen können extrem große und komplexe Teile fertigen, im Gegensatz zu additiven Fertigungstechnologien. Ein einfaches CNC-Fräsmaschine kann Teile mit einem Bauraum von bis zu 2000 x 800 x 1000 mm erstellen, während die maximale Baugröße von SLS-3D-Druckern bei etwa 300 x 300 x 300 mm liegt.

Mehr über CNC-Bearbeitung vs. 3D-Druck erfahren.

Wahl zwischen additiver und subtraktiver Fertigung: Gensun kann helfen

Subtraktive Fertigung kann viele der Probleme lösen, die Sie in der Produktentwicklung antreffen. Das bedeutet jedoch nicht, dass subtraktive Fertigung eine Einheitslösung für die Fertigung jedes Designs ist, das Sie entwickeln. Stattdessen hängt die richtige Fertigungstechnologie von Ihren Produktdesignanforderungen ab, und es hilft, mit einem Maschinenbauer zusammenzuarbeiten, der sowohl additive als auch subtraktive Fertigungsmöglichkeiten besitzt.

Glücklicherweise ist Gensun Precision Machining ein führender Anbieter von additiven und subtraktiven Bearbeitungsdienstleistungen in Asien. Wir verfügen nicht nur über modernste Bearbeitungstechnologien, sondern auch über hochqualifizierte Ingenieure, Zerspaner und Qualitätskontrollexperten, die Ihr Produkt beim ersten Mal richtig fertigen.

Erfahren Sie mehr über unsere additiven und subtraktiven Fertigungsdienstleistungen.