Fertigungsprozesse verstehen: Definitionen, Typen und Kernkomponenten

Was ist ein Fertigungsprozess?

Ein Fertigungsprozess ist eine komplexe Tätigkeit, an der Menschen mit breit gefächerten Disziplinen und Expertise sowie diverse Maschinen, Werkzeuge und Ausrüstungen mit unterschiedlichen Automatisierungsgraden (Computer, Roboter etc.) beteiligt sind. Fertigungsaktivitäten müssen auf vielfältige Bedürfnisse und Entwicklungen reagieren.

Zudem müssen alle künftigen Techniker die Grundbedürfnisse von Werkstattroutinen verstehen: Mensch, Ausrüstung, Material, Methoden, Ertrag und sonstige Infrastruktur – richtig platziert für optimale Werkstatt-/Werkslayouts und effektive Supportlösungen in einem gut geplanten Fertigungsunternehmen.

Bedeutung

Das komplette Wissen über grundlegende Werkstatttechnik und Fertigungsprozesse ist für niemanden vollständig beherrschbar. Es umfasst diverse Aspekte der Werkstattverfahren und vermittelt Basiswissen zu Werkstoffen, Werkzeugen, Zubehör, Fertigungsprozessen, Maschinenkonzepten, Produktionskriterien, Eigenschaften und Einsatz von Prüf- und Kalibriermessgeräten für Materialien/Produkte aus verschiedenen Produktionsbereichen im kommerziellen Umfeld. Es erläutert und illustriert Handwerkzeuge (Messen, Markieren, Formen, Stützen etc.), Werkzeuge, Maschinen und diverse Fertigungsmethoden, die Rohmaterialien in nutzbare Formen überführen. Nachfolgend einige lesenswerte Fertigungsprozesse.

Arten von Fertigungsprozessen

Folgende 4 Haupttypen:

Zerspanen (Machining)

Zerspanwerkzeuge sind ortsfeste, angetriebene Einheiten zum Formen fester Materialien, speziell Metalle. Formen durch Abtragen überschüssigen Materials vom Werkstück. Werkzeugmaschinen bilden das Fundament fortschrittlicher Industrie und werden direkt oder indirekt in Werkzeugteilfertigung genutzt.

Drei Hauptkategorien:

1. Traditionelle Spanwerkzeuge (Chip-making)
2. Pressen
3. Moderne Werkzeugmaschinen

Traditionelle Spanwerkzeuge formen durch Abtrennen unerwünschter Teile als Späne. Pressen setzen diverse Formgebungsprozesse um: Scheren, Pressen, Strecken. Nicht-traditionelle Werkzeugmaschinen nutzen Licht, elektrische, chemische, akustische Energie; überhitzte Gase; Hochenergiestrahlen für exotische Materialien moderner Technologie.

Fügen (Joining)

Jeder Fügeansatz hat spezifische Designanforderungen; bestimmte Fügeanforderungen schlagen bestimmte Verfahren vor. Design for Assembly und Befestigungsauswahl haben eigene Spezifikationen.

Schrauben ist Standardbefestigung, aber Schweißen kann Baugruppengewicht reduzieren. Fügemuster unterscheiden sich dadurch grundlegend.

Alle Fügemuster müssen Belastungsfaktoren, Montageeffizienz, Betriebsumgebung, Instandhaltung und Materialwahl berücksichtigen.

Schweißen ist meist kosteneffektiv. Keine Überlappung nötig, eliminiert Übergewicht durch andere Befestigungen. Keine Befestigungselemente zu beschaffen/lagern. Schweißen minimiert Kosten für Zusatzteile (z. B. Winkel zwischen Bauteilen).

Umformen (Forming)

Metallumformen schafft metallische Bauteile durch Verformen – ohne Entfernen, Schneiden, Zerkleinern oder Brechen. Biegen, Spinnen, Ziehen, Strecken sind wichtige Umformprozesse. Pressen mit Matrizen und Stempelwerkzeugen kommen zum Einsatz.

Vorteile: Gleiches Equipment für diverse Bauteile durch reinen Werkzeugwechsel.

Nachteile: Hohe Anlagen- und Werkzeugkosten. – Wärmebehandlung nachträglich nötig.

Gießen (Casting)

Gießen: Feststoff wird geschmolzen, auf Temperatur gebracht (ggf. chemisch modifiziert), in Form/Kavität gegossen. In einem Schritt entstehen komplexe oder einfache Formen aus jedem schmelzbaren Metall. Endprodukt kann praktisch jede gewünschte Anordnung haben.

Zudem lassen sich Widerstände gegen Arbeitsherausforderungen verbessern, Richtungseigenschaften steuern und ansprechende Optik erzielen.