Teile zerspanen mit Fusion 360 & generativ designtem 3D-gedrucktem Spannmittel

Nach meinen „How To Machine“-Posts heute ein leicht anderer Prozess: Zerspanen eines Teils mit 3D-gedrucktem, generativ designtem Spannmittel. Die optimale Spannung für die Bearbeitung zu finden, ist oft knifflig. Generatives Design in Fusion 360 erleichtert dies enorm. (Unbekannt? Echt verpasst – Link für Details!) Es definiert Hindernis- und Erhaltungsgeometrien, damit Software das Teil für Sie designet. Ein Fertigungsconstraint erlaubt nur 3D-druckbare Ergebnisse – hier machte es Design & Fertigung meines Spannmittels viel schneller als traditionelle Methoden. Bearbeitungsfootage: Link.

Generativ designtes Spannmittel

Zuerst Spannmittel-Design im Generative Design Workspace. Hindernisgeometrien (Bereiche ohne Materialerzeugung) für Bolzen von unten zur Teilbefestigung am Spannmittel. Weitere Hindernisgeometrien für Spannmittelbefestigung an Lang-Platte → präzise Lage auf Maschine, nur eine Mutter anziehen. Erhaltungsgeometrien (Materialerlaubnis) um Bohrungen, wo Spannmittel ans Teil andockt → sichere Bohrungen mit ausreichend Material. Notwendige Lasten (aus vorherigem Autodesk-Projekt) für Zerspanprozess angelegt.

Generative Fixture Results

Generatives Design liefert mehrere Ergebnisse, alle lasttragfähig. Auswahl nach Bedarf. Ziel: 3D-Druck für Rapid Prototyping → leichteres Design gewählt (günstiger, schneller druckbar). Vertrauen: Fusion 360 liefert Design, das trotz weniger Masse Anforderungen erfüllt. Gewähltes Spannmittel unten abgebildet. Gedruckt auf Stratasys Fortus 380mc im Birmingham Technology Centre. Material: ASA (Acrylnitril-Styrol-Acrylat) Polymer, Schichthöhe 0,33 mm. Druckzeit ~7 h pro Spannmittel. Nicht schlecht vs. traditionelle Fertigungszeiten!

Setups (Aufspannungen)

Vorteil generativ designtes Spannmittel: Meiste Bearbeitung in einem Setup, obwohl mehrere 3+2-Operationen programmiert. Dennoch: Bohrungen an einer Seite des Alu-Blocks für Spannmittelbefestigung nötig → Lang-Spannzange. Hält Material mit nur 3 mm Spannung, Wiederpositionierung innerhalb 5 µm Toleranz. Extrem zuverlässig, wiederholbar. Setup 2: Generativ designtes Spannmittel als einzige Halterung für restliche Toolpaths.

Schruppen (Roughing)

3D Adaptive Clearing für Hauptmaterialabtrag. Volle Schneidenlänge 12-mm-Schaftfräser nutzbar, konstanter Werkzeugbelast & Eingriffswinkel. Besser für Werkzeugstandzeit, schnellerer Abtrag als klassisches Schruppen. Vorteil integriertes CAD/CAM: Patches über Modellbereiche, wo Werkzeug beim Schruppen nicht eingreifen soll – schnell hinzugefügt, Programmierung vereinfacht. Patches im Bild sichtbar.

Schlichten (Finishing)

Mehrere Strategien für diverse Features. Hauptbereich: „Füße“ des Teils. Parallel-Toolpath, 8-mm-Kugelkopffräser, 0,1 mm Stepover → top Oberfläche ohne manuelles Polieren.

Für „A“ und „F“ Symbole: Scallop mit 3-mm-Kugelkopffräser. Trotz Seitenlage einfach programmierbar via Tool Orientation. Checkbox aktivieren, Z-Achse direkt am CAD wählen – fertig. Trunnion an Haas VF2 macht 3+2-Operationen unkompliziert. Mehr zu Tool Orientation: Link.

Fazit

Gesamtbearbeitungszeit ~2 h, aber gesamter Prozess (traditionell viel länger) beschleunigt durch schnell im Haus gedrucktes, generativ designtes Spannmittel. Fusion 360 integriertes CAD/CAM machte Design- & Fertigungsworkflow schnell & nahtlos – einfaches Wechseln zwischen Generative, Design, Manufacturing Workspaces. Noch nicht getestet? Kostenlose Testversion: Link.