Kann CNC-Bearbeitung neue Technologien noch übertreffen? Ein Schrauben-Test

Ausgangslage

CNC-Bearbeitung ist seit Jahren die dominierende Fertigungsmethode. Doch ihre Vormachtstellung wird herausgefordert – neue Verfahren wie Additive Fertigung (AM / 3D-Druck) treten auf. Kann CNC seinen Ruhm bewahren? Werden die Vorteile der neuen Technologie CNC überholen?

Anhand der Fertigung einer kleinen Schraube beantwortet dieser Artikel, ob CNC ersetzt werden kann.

CNC-Schraubenfertigung

Bis heute ist CNC die Hauptmethode für Schrauben, besonders seit Aufrüstung zu Bearbeitungszentren.

Die Vorteile von Bearbeitungszentren sind bekannt. Bedienung und Programmierung bleiben für viele ein Mysterium. Drei CNC-Verfahren für Schrauben:

1. Gewindefräsen (Thread Milling)

Einsatz von Gewindefräsern für Großgewinde und schwer zerspanbare Materialien. Merkmale:

• Werkzeug meist Hartmetall: hohe Geschwindigkeit, hohe Präzision, hohe Effizienz.
• Gleicher Steigungswinkel: Links- und Rechtsgewinde mit einem Werkzeug → Werkzeugkostensenkung.
• Ideal für schwer zerspanbare Materialien (Edelstahl, Kupfer): gute Spanabfuhr, Kühlung, Prozesssicherheit.
• Kein Führungsabschnitt vorne → blinde Gewindebohrungen mit kurzem Grund oder ohne Auslauf leichter bearbeitbar.

Gewindefräser: Wendeplatten-Hartmetallfräser und Vollhartmetallfräser. Wendeplatten: Gewindetiefe < und > Schneidenlänge; Vollhartmetall: Gewindetiefe < Werkzeuglänge.

2. CNC-Bearbeitungszentrum: Gewindeschneiden (Tapping)

Für kleine Gewindedurchmesser oder geringe Lagegenauigkeitsanforderungen. Bohrerdurchmesser für Gewindebohrung nah an oberer Toleranzgrenze → reduziert Schneidaufwand für Gewindebohrer, erhöht Standzeit.

Gewindebohrer passend zum Werkstoff wählen. Empfindlicher gegenüber Werkstoff als Fräser/Bohrer. Durchgangs- vs. Sacklochgewindebohrer: Durchgangsbohrer: langer Führungsabschnitt, Spanabfuhr vorne. Sacklochbohrer: kurzer Führungsabschnitt, Spanabfuhr hinten. Unterschied beachten!

Bei Spannzange: Gewindebohrerschaft-Durchmesser und Vierkantbreite = Spannzange. Bei Rigid Tapping: Schaftdurchmesser = Federhülsendurchmesser.

Programmierung: Festzyklen (G84/G74), Parameterwerte einsetzen. Achtung: Unterschiedliche Steuerungen / Unterprogrammformate → Parameterbedeutung variiert.

Wird 3D-Druck CNC-Bearbeitung ersetzen?

3D-Druck = Additive Fertigung (Materialauftrag). CNC = Subtraktive Fertigung (Materialabtrag). CNC: ausgereift, breit etabliert. 3D-Druck: neue Theorie, noch in Entwicklung.

Nachhaltigkeit: 3D-Druck spart Ressourcen, effizient bei komplexen Geometrien.

Einzelne Schraube per 3D-Druck? Machbar (etwas langsamer). Aber viele Schrauben in kurzer Zeit? Unrealistisch. 3D-Druck-Funktionsweise und Technologieeigenschaften schließen Großserienfertigung aus.

Vergleich: CNC bietet gute Stabilität (kontinuierlicher Programmablauf) und niedrigere Kosten als 3D-Druck → bei Schraubenfertigung überlegen.

Unterschiede: 3D-Druck vs. CNC-Bearbeitung

• Fertigungsbereich: 3D-Druck größere geometrische Freiheit, ermöglicht unmögliche Geometrien (CNC begrenzt).
• Reifegrad: CNC hat etablierte Standards (Spindel, Werkzeugschnittstelle, Steuerung); 3D-Druck: keine etablierten Standards.
• Bauteilgröße: 3D-Druck bei sehr großen Teilen limitiert; CNC bewältigt sie.
• Prozesstyp: 3D-Druck = additiv (Aufbau); CNC = subtraktiv (Abtrag vom Rohling).

Nicht: additiv schlecht / CNC schlecht. Aber für Fertigungsunternehmen überwiegen CNC-Vorteile (außer bei kundenspezifischen Einzelstücken).

Fazit: CNC-Bearbeitung bleibt in der Fertigungsindustrie, behält unerschütterliche Position.

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