3 bewährte Methoden zum Drucktest komplexer CNC-Teile

Sie haben vielleicht gutes Arbeitswissen, wie Custom-CNC-Zerspanung funktioniert:

Ihr smarter Technologieeinsatz, cutting-edge Equipment und Robotik.

Ihre Ingenieure, die bei Design for Manufacturing und Design/Vorrichtungsbau helfen.

Ihre programmierten G-Code und M-Code, ermöglicht korrekte, wiederholbare Teilefertigung.

Ihre unglaubliche Präzision, um strenge Spezifikationstoleranzen zu treffen.

Aber wissen Sie, wie man ein komplexes CNC-Teil druckprüft? Schließlich müssen Sie wissen, dass all die harte Arbeit und fortschrittliche Prozesse ihren Job tun und Kundenerwartungen übertreffen. Dieser Artikel erkundet einen wichtigen Aspekt der Qualitätssicherung: Druckprüfung.

Es gibt 3 Hauptwege, komplexe CNC-Teile druckzuprüfen:

1. Luftzerfall (Air Decay)
2. Massendurchfluss (Mass Flow)
3. Luft unter Wasser (Air Under Water)

Druckprüfung: Schlüsselkomponente der Qualitätssicherung

Wenn Sie an Tests für Qualitäts-CNC-Zerspanung denken, springt Ihr Geist vielleicht zu technologisch fortschrittlichen Prüfinstrumenten – dem Fundament eines renommierten CNC-Betriebs-Qualitätsmanagementsystems. CMM-Inspektion, Millipore-Test, Härteprüfung, Rundheitsprüfung, Oberflächenrauheitsprüfung und mehr. Diese gehen Hand in Hand mit ISO 9001:2015 und IATF 16949:2016 Zertifizierungen.

Doch es gibt andere Methoden, spezifisch für Teile, die druckbeaufschlagte Flüssigkeiten oder Gase halten. Porosität – ein Hohlraum im Guss – kann Flüssigkeiten oder Gase aus dem Teil entweichen lassen. Nicht nur verhindert das, dass ein Teil druckdicht ist und die Teileleistung beeinträchtigt, es kann innere Korrosion oder sogar Oberflächendefekte verursachen.

Ein komplexes CNC-gezerspantes Teil mag nur eines in einer kompletten Baugruppe sein, die ein Dutzend oder mehr Teile umfasst, alle zusammenverschraubt. Es ist imperativ, dass der Hersteller weiß, dass Verifikation stattgefunden hat, um Vertrauen in das Endprodukt zu haben.

Wann Druckprüfung durchführen

Druckprüfung kann nach Bearbeitung, Montage oder Vakuumimprägnierung passieren – ein Prozess, der Gussporosität und Leckpfade mit Dichtmittel unter Druck versiegelt, um Flüssigkeits- oder Gasleckage zu verhindern.

Wenn nach Montage gemacht (der häufigste Zeitpunkt für Druckprüfung), bestimmt Poka-Yoke-Methodik, ob der Montageprozess korrekt befolgt wurde, und das CNC-gezerspante Teil ist akzeptabel. Der Vorteil: Die gesamte Baugruppe wird durch einen Drucktest verifiziert.

Abhängig von Kundenanforderungen kann Testen bis zu 100 % sein, nur um sicherzugehen, dass es immer ein gutes Teil ist – aber natürlich erhöht das Produktionskosten. Meist muss eine Kosten/Nutzen-Entscheidung getroffen werden, während Produktqualität gewahrt bleibt.

Druckprüfungsarten für komplexe CNC-Maschinenteile

Luftzerfall (Air Decay)

Eine Druckprüf-Steuereinheit misst Luftdruckänderung im Teil. Sobald das Teil sicher in eine Vorrichtung gespannt ist, wird Druckluft eingeführt, bis das Teil gefüllt ist. Luftdruck reicht von 5 psi bis 90, abhängig von Porengröße im Teil, wobei 20–25 psi am häufigsten sind.

Nach ca. 30 Sekunden, wenn Luftmoleküle sich nicht mehr bewegen, wird gemessen, wie stark der Druck abfällt und ob das innerhalb der kundenspezifischen Akzeptanzspecs liegt. Die Komplexität des Teils bestimmt, wie lange der Test dauert – bis zu mehreren Minuten bei mehr Volumen im Teil, wenn der Kunde es verlangt.

Reale Beispiele: Lufteinlässe oder Ansaugtrakte für Motoren, oder ein Motorgehäuse, in das Öl geladen wird.

Massendurchfluss (Mass Flow)

Wieder wird Luft im ~20 psi Bereich in das Teil eingeführt. Ein Manometer überwacht den Druck, zeigt an, wann das Teil komplett voll und bei 20 psi ist. An diesem Punkt, wenn keine Luft mehr in das Teil eintreten kann, liest das Manometer null. Entweicht Luft durch Poren, registriert das Manometer, dass Luft in das Teil eintritt – was ein Leck offenbart.

Abhängig vom Teil und seiner Leistungsanforderung muss Null nicht immer das Ziel sein. Oft ist eine kleine Leckrate, wie ±5 sccm (Standardkubikzentimeter pro Minute), für ein Teil akzeptabel.

Luft unter Wasser (Air Under Water)

Eine „down and dirty“ Testmethode – weil sie auf visueller Beobachtung basiert, nicht auf einem Manometer – ist Luft unter Wasser bequem und präzise, und die Durchführung ist simpel. Ein mit Luft gefülltes Teil mit allen verschlossenen Öffnungen wird in einen Wassertank abgesenkt. Prüfer suchen nach Blasen – klein wie Champagner oder große Blasen –, die aufsteigen bis zur Wasseroberfläche.

Weil dieser Test auf visueller Inspektion beruht, sorgen Lichter unter Wasser dafür, dass alles gesehen werden kann.

Was wird druckgeprüft?

Es hängt ganz vom Teil ab. Eine Halterung am Traktor? Kein Bedarf. Ein Motorkomponente? Definitiv! Und wenn es wichtig genug ist, initial getestet zu werden, wird es wahrscheinlich immer getestet. Das Teil ist einfach so wichtig.

Top-CNC-Betriebe haben integrierte Data-Matrix-Teilemarkierungssysteme in ihren Prozessen. Sobald ein Teil einen Test besteht, wird ein Teilenummern-Code hinzugefügt, damit Scannen und Tracking einfach ist. Jedes Teil ist während jedes Prozessschritts rückverfolgbar, und zu jeder zukünftigen Zeit kann ein Record gezogen werden, der die Druckprüfungsergebnisse, Station, Datum etc. des Teils zeigt.

CNC-Betriebe müssen ihre Druckprüfkapazitäten anpassen, genau wie sie sich an Produktionsnachfrage anpassen. Wenn Volumen neue Tests diktiert, wird der Betrieb das tun.

Stecker-Vorteile sind Kunden-Vorteile

Nicht jeder CNC-Maschinenbetrieb hat die Fähigkeit, jede Druckprüfmethode zu nutzen. Sie können entweder Tests an eine andere Firma subkontraktieren oder die Kapazität hinzufügen. Im Fall von Luft-unter-Wasser-Test musste Stecker Machine ein großes Getriebegehäuse druckprüfen, so wurde ein 8'×10'×6' Tank gebaut, um die Testbedürfnisse des Projekts zu handhaben. Das Teil war so groß (so viel Luft haltend), dass Stahlgewichte hinzugefügt werden mussten, um das Teil unter Wasser zu ziehen.

Am Ende mag nicht wichtig sein, WO und WIE getestet wird. Was wichtig ist: der Bottom Line – hochwertige, komplexe CNC-Teile zu fairem Preis. CNC-Maschinenbetriebe mit internen Druckprüfkapazitäten können Qualität an jedem Schritt kontrollieren. Und nicht Teile rausschicken zu müssen, schafft kürzere Lieferzeiten.

Obwohl die meisten Kunden entscheiden, welcher Drucktest nötig ist (und welche Specs), kann ein erfahrener, wissender CNC-Maschinenbetrieb von Kunden gebeten werden, ihre Meinung basierend auf vergangenen Projekten zu teilen.

Wie Sie gelesen haben: Das Leben ist einfacher (und effizienter), wenn ein CNC-Maschinenbetrieb Inhouse-Fähigkeiten bietet, die Prozesse straffen. Welche anderen Value-Added-Services sollten Sie beachten, wenn Sie einen Betrieb bewerten? Lesen Sie unsere Value Added Services Checkliste.

Über den Autor

Startete bei SMC Ende 2006 ohne Fertigungserfahrung außerhalb von Oberschul-Werkunterricht. Erste Rolle: Ventilsitze und -führungen in kleine-Motor-Zylinderköpfe in Value-Added-Zelle pressen, Features bearbeiten, Komponenten installieren, kritische Dimensionen finishen. Nach Zeit in Montage wechselte ich in Zerspanung, und SMC unterstützte meine Gesellen-Zerspaner-Lehrstelle. Arbeitete Jahre als Zerspaner, bevor ich 2023 ins Engineering wechselte.