5 wesentliche CNC-Bearbeitungstrends 2021 im Blick

Computer Numerical Control (CNC) – ein subtraktives Fertigungsverfahren, das computergesteuerte Kontrollen und Werkzeugmaschinen nutzt, um Materialschichten abzutragen und ein gewünschtes Bauteil zu erzeugen – zählt zu den am häufigsten eingesetzten Fertigungstechniken. Dabei basiert es auf Technologie aus dem 18. Jahrhundert.

Die Industrialisierung Mitte des 18. Jahrhunderts brachte die technologischen Vorläufer der CNC-Bearbeitung. Erst der Kalte Krieg brachte die Automatisierung und die volle Realisierung der CNC-Methode. 1952 entwickelte Richard Kegg die „Cincinnati Milacron Hydrotel“ – die erste moderne CNC-Fräsmaschine.

CNC-Frästechnologie entwickelt sich weiter und findet jährlich neue Anwendungen – parallel zu rasanter Computer- und Fertigungstechnologie. Mit Disruptionen wie dem „Smart“-Technologie-Boom und der COVID-19-Pandemie (und ihren anhaltenden Auswirkungen auf Konsumverhalten) suchen Hersteller zunehmend nach Wegen, Produktivität und Flexibilität zu steigern bei gleichzeitiger Kostensenkung.

Diese Herausforderung erfordert breite Adoption neuer Technologien, von denen einige branchenweit in den kommenden Jahren Fuß fassen werden. Diese fünf Trends zeichnen sich ab – und werden die Richtung der CNC-Bearbeitung 2021 fast sicher prägen.

1. Mehr Achsen für größere Kosteneinsparungen

Traditionelle CNC-Maschinen verfügen über lineare Bewegung in drei Achsen. Viele Maschinen haben heute einen beweglichen Tisch, doch ein 3-Achsen-Fräszentrum bleibt stationär, während sich das Werkzeug bewegt. Typisch: Bett bewegt sich linear entlang zwei Achsen, Spindel verfährt vertikal entlang der dritten. 4-Achsen-Maschinen ermöglichen detailreicheres Schneiden durch eine Drehachse.

Typisch: Viertachse-Rotary wird auf dem Maschinentisch montiert, das Werkstück auf der Rotary-Front. Damit eignen sich 4-Achsen-Maschinen gut für Medizintechnik und komplexe Geometrien.

5-Achsen-Maschinen repräsentieren die Spitze der Fräsfähigkeit. Sie ermöglichen Mikrobearbeitung und extrem detaillierte Schnitte bei unübertroffener Geschwindigkeit. Drei lineare Achsen plus zwei rotatorische Freiheitsgrade. Zwar sind 4- und 5-Achsen-Maschinen seit Jahren kommerziell erhältlich, doch erst kürzlich wurden sie für viele Hersteller finanziell zugänglich.

Zudem lassen sich Bestands-CNC-Maschinen nachrüsten: Durch Hinzufügen einer Rundtischvorrichtung für größere Kipp- und Drehbewegungen wird aus einer 3-Achsen- leicht eine 5-Achsen-Maschine. Dies erweitert die Fähigkeiten, ermöglicht mehr Operationen mit weniger Aufspannungen.

Da jede Aufspannung zusätzliche Operationen, Material, Zeit und Fehlerpotenzial bedeutet, führen weniger Aufspannungen direkt zu Kosteneinsparungen. Gleichzeitig senkt die Verbreitung von Mehrachsmaschinen die Preise für kleinere CNC-Maschinen – Fräsen wird für kleine Betriebe und Hobbyisten zugänglicher.

2. Universelle Lösungen für Spannmittel

Vakuumspannplatten oder -platten, die schwer zu sichernde oder verformungsanfällige Projekte fixieren, wurden traditionell pro Projekt individuell angefertigt – entsprechend kostspielig. Die meisten Fertigungsteams vermeiden sie, sofern nicht zwingend nötig.

Doch die Einführung universeller Basen wie Pierson SmartVac und Blue Photon UV-Spannsysteme ermöglicht die kundenspezifische Konfiguration eines einzelnen Teils für mehrere Operationen. Als Turnkey-Alternative zu individuellen Vorrichtungen machen diese Werkzeuge bestimmte Teile zu einem Bruchteil früherer Kosten fertiger.

Matrix Innovations schuf eine ähnliche Lösung mit universellen Weichbacken, die ebenfalls anpassbar und für Wiederholoperationen nutzbar sind. Zusammen machen Vakuumtische und wiederverwendbare Weichbacken komplexe CNC-Projekte weitaus erschwinglicher.

3. Verstärkter Robotereinsatz

Roboter sind in der CNC-Bearbeitung lang etabliert, doch erst kürzlich erleben kollaborative Roboter („Cobots“) breite Adoption. Im Gegensatz zu Industrierobotern sind Cobots für enge Zusammenarbeit mit menschlichen Arbeitern konzipiert. Sie werden intuitiv programmiert und können ihren Betrieb sogar durch manuelle Bewegungen erlernen.

Die Cobot-Adoption beschleunigt durch Fortschritte in Roboter-Visionssystemen. Wie ein Tesla Autos und Fußgänger erkennt, können Visionssysteme an Cobots angebracht werden, um ihnen beizubringen, Teile in der Werkstatt zu sehen, erkennen, greifen und platzieren.

Da diese Roboter minimale Programmierung und Training benötigen, sind sie extrem vielseitig und erfordern selten signifikanten Zeitaufwand vorab. Erwartet wird, dass diese Technologie Arbeiter produktiver macht und langfristig Kosten durch Reduktion menschlicher Fehler senkt. Mit zunehmend in Robotiksysteme integrierten Machine-Learning-Fähigkeiten sagen Experten voraus, dass Cobots in naher Zukunft noch effektivere Arbeitsplatzkollaborateure werden.

4. Fortschritte in der Mitarbeiterschulung

Maschinenhersteller integrieren zunehmend 3D-CAD-Viewer in ihre Standard-Maschinenplattformen. Dieser Bildschirm dient als primärer visueller Leitfaden für Aufspannung und Fortschritt – und kann Troubleshooting-Videos beinhalten.

Die Integration dieser Software in CNC-Maschinen hilft Herstellern nicht nur bei der Mitarbeiterschulung, sondern steigert auch Effektivität und Effizienz bestehender Mitarbeiter. Trotz hoher Anschaffungskosten erhöht dies langfristig die Kosteneinsparungen durch Reduktion von Bedienfehlern.

5. Fortschritte in CAD/CAM-Software

In den letzten 5 bis 10 Jahren wurde CAD/CAM zunehmend demokratisiert. Einst prohibitiv teuer, ist die Software heute nicht nur erschwinglicher, sondern auch zugänglicher, intuitiver, benutzerfreundlicher und leistungsfähiger. Diese verbesserte CAD/CAM-Software ermöglicht gesteigerte Effizienz und Genauigkeit – sowie innovativere Workflows.

Zudem bietet CAD/CAM unzählige Integrationen mit Maschinenplattformen, Model-Based-Definition (MBD) Software, 3D-Viewing-Systemen u. v. m. Diese Integrationen reduzieren Bedienfehler und erhöhen die Zugänglichkeit.

Die Zukunft der CNC-Bearbeitung

Diese Entwicklungen versprechen, die Technologie 2021 und darüber hinaus sowohl zugänglicher als auch zuverlässiger zu machen. Da diese Trends maßgeschneiderte Projekte schneller und kostengünstiger ermöglichen, wird CNC-Bearbeitung größere Agilität bieten als je zuvor – ein entscheidender Wettbewerbsvorteil, da wachsende Konsumerwartungen den Aufstieg der On-Demand-Fertigung befeuern.

Für Produktteams, die neueste CNC-Entwicklungen nutzen oder bestehende CNC-Operationen verbessern wollen, gibt es keinen besseren Partner als Fast Radius. Unser Ziel: Kunden zu konsistent exzellenten Ergebnissen führen. Unser Team aus versierten Ingenieuren und Designern arbeitet in jeder Produktentwicklungsphase mit jedem Kunden – für unübertroffene Unterstützung. Wir garantieren Zufriedenheit bei Qualität, Kosten und Produktionszeit. Kontaktieren Sie uns noch heute.

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