Schlüsselüberlegungen zur Herstellung von Kunststoffteilen mit CNC-Bearbeitung

Kunststoffteile sind allgegenwärtiger Bestandteil des täglichen Lebens. Von Lebensmittelverpackungen und Gartengeräten bis hin zu Laptops und Sportgeräten – es ist schwer, einen Tag ohne Interaktion mit hergestellten Kunststoffteilen zu verbringen.

Einer der Gründe, warum Kunststoffe so weit verbreitet sind, ist, dass es sich um eine formbare und anpassungsfähige Materialfamilie handelt, mit der eine Vielzahl von Teiletypen hergestellt werden können, von weichen und flexiblen Komponenten, die wiederholten Bewegungen standhalten, bis hin zu härteren, schlagfesten Komponenten Stücke, die auch bei extremen Temperaturen haltbar bleiben.

Es gibt verschiedene Methoden, mit denen Hersteller Kunststoffteile herstellen können, darunter Spritzguss, 3D-Druck, Urethanguss und CNC-Bearbeitung. Die CNC-Bearbeitung gehört aufgrund ihrer Zuverlässigkeit, Kompatibilität mit einer Vielzahl von Materialien und der Fähigkeit, Teile mit komplexen Geometrien herzustellen, zu den am häufigsten verwendeten. Es gibt jedoch bestimmte Überlegungen, die während des Design- und Produktionslebenszyklus zu beachten sind. Dieser Artikel erklärt, was Sie wissen sollten, bevor Sie Kunststoffteile mit CNC herstellen.

Der CNC-Bearbeitungsprozess und das Teiledesign

Die CNC-Bearbeitung ist ein subtraktiver Fertigungsprozess, bei dem rotierende computergesteuerte Schneidwerkzeuge wie Bohrer, Schaftfräser und Drehwerkzeuge verwendet werden, um Material von einem massiven Materialblock zu entfernen und so das Teil zu formen.

Digitale Designdateien weisen die CNC-Maschinen an, wie der Block (auch als „Werkstück“ bezeichnet) zu schneiden ist, und mehrere Maschinen können gleichzeitig dieselbe Designdatei verwenden, was die Geschwindigkeit des Produktionsprozesses erheblich erhöht.

Zu den wichtigsten Überlegungen bei der Bearbeitung von Kunststoffteilen gehört die Form des gewünschten Teils, die dabei hilft, festzustellen, ob ein 3-Achsen- oder ein Mehrachsen-Bearbeitungsprozess am sinnvollsten ist. Bei den 3-Achsen-CNC-Bearbeitungsprozessen wird das Schneidwerkzeug entlang der X-, Y- oder Z-Achse bewegt, während sich entweder das Werkzeug oder das Werkstück dreht.

Mehrachsige Prozesse hingegen ermöglichen die gleichzeitige Bewegung von Werkzeug und Werkstück, sodass Hersteller Teile mit komplizierten Geometrien schneller und genauer herstellen können, ohne dass Werkstücke zwischen den Arbeitsgängen neu positioniert oder gedreht werden müssen.

Die axialen Beschränkungen der CNC-Bearbeitung bedeuten, dass Teilekonstruktionen einen angemessenen Werkzeugzugang gewährleisten müssen. Dies kann dazu führen, dass bestimmte Konstruktionen, wie z. B. gekrümmte interne Kanäle, extrem schwierig oder unmöglich herzustellen sind – was zu umfangreichen Überarbeitungen des Designs für die Herstellbarkeit (DFM) führen kann, um die Produktion kostengünstig zu gestalten.

Zusätzliche Merkmale, die die Teilekomplexität erhöhen, wie Hinterschnitte oder Designelemente auf mehreren Teilflächen, können möglicherweise eine oder mehrere Drehungen des Werkstücks erfordern, was zu höheren Produktionskosten und längeren Vorlaufzeiten beiträgt.

Da die Bearbeitung jedoch ein subtraktiver Prozess ist, sind Probleme wie unzureichende Wandstärke, Formschrägen und Einfallstellen (die normalerweise in der Konstruktionsphase für gegossene oder geformte Kunststoffteile angegangen werden) weniger problematisch, was die CNC-Bearbeitung zu einem guten macht Wahl für Teiledesigns, die schwierig zu formen sind. Die Präzision der Bearbeitungsverfahren ermöglicht Herstellern auch die Herstellung von Kunststoffteilen mit extrem engen Toleranzen.

Andere Überlegungen zur Herstellung

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Größe des Produktionslaufs. Einige Herstellungsverfahren erfordern erhebliche Vorabinvestitionen (z. B. für den Werkzeugbau der für den Spritzguss erforderlichen Formen), aber die niedrigen bis moderaten Einrichtungskosten, die für die CNC-Bearbeitung erforderlich sind, machen sie gut geeignet für die Kleinserienproduktion von Kunststoffteilen.

Diese Einrichtungskosten sind mit der Erstellung der Werkstücke und der Optimierung der Anzahl spezifischer Arbeitsgänge verbunden, die zur Herstellung des Teils erforderlich sind. Wenn die Geometrie des Teils so komplex ist, dass ein Drehen oder Umstellen des Werkstücks oder der Werkzeuge erforderlich wird, steigen auch die Produktionskosten und die Zeit pro Teil.

Da die CNC-Bearbeitung jedoch keine teuren Formen erfordert, können Hersteller viel früher mit der Produktion beginnen als mit anderen Verfahren. Die CNC-Bearbeitung ist hochgradig automatisiert und ermöglicht die Produktion sowohl während als auch außerhalb der Arbeitszeit mit minimalem Einsatz menschlicher Arbeitskräfte. Darüber hinaus können mehrere CNC-Maschinen mit demselben Design arbeiten und gleichzeitig identische Teile produzieren – was letztendlich die Produktionsvorlaufzeiten verkürzt und Kosten spart.

Die kostengünstige Wahl für die Herstellung von Kunststoffteilen

Die CNC-Bearbeitung kombiniert das Beste aus mehreren Welten – abgesehen von axialen Beschränkungen, kann sie verwendet werden, um schnell Teile fast jeder Form, aus jedem Material und mit bemerkenswerter Genauigkeit und Präzision herzustellen. Es ist auch ein vertrauenswürdiger und zuverlässiger Prozess, da Branchen von der Luft- und Raumfahrt und der Automobilindustrie bis hin zum Gesundheitswesen und Konsumgütern auf Komponenten und Geräte angewiesen sind, die durch Bearbeitungsverfahren hergestellt werden.

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