5 CNC-Bearbeitungstrends, auf die Sie 2021 achten sollten

Computer Numerical Control (CNC)-Bearbeitung, ein subtraktiver Fertigungsprozess, der computergesteuerte Steuerungen und Werkzeugmaschinen einsetzt, um Materialschichten zu entfernen und ein gewünschtes Teil herzustellen, ist eine der am häufigsten verwendeten Fertigungstechniken. Tatsächlich basiert es jedoch auf einer Technologie, die im 18. Jahrhundert entwickelt wurde.

Der Beginn der Industrialisierung Mitte des 18. Jahrhunderts brachte die technologischen Vorläufer der CNC-Bearbeitung. Allerdings dauerte es bis zum Kalten Krieg, bis die Technologie automatisiert und die CNC-Bearbeitungsmethode vollständig verwirklicht wurde. Schließlich entwickelte Richard Kegg 1952 die „Cincinnati Milacron Hydrotel“, die als erste moderne CNC-Fräsmaschine gilt.

Die CNC-Frästechnologie entwickelt sich weiter und findet neben der sich schnell entwickelnden Computer- und Fertigungstechnologie jedes Jahr neue Anwendungen. Und inmitten von Störungen wie dem Boom „intelligenter“ Technologie und der COVID-19-Pandemie (und ihren anhaltenden Auswirkungen auf das Verbraucherverhalten) suchen Hersteller zunehmend nach Möglichkeiten, Produktivität und Flexibilität zu verbessern und gleichzeitig Kosten zu senken.

Diese Herausforderung erfordert die weit verbreitete Einführung neuer Technologien, von denen sich einige im kommenden Jahr branchenweit durchsetzen werden. Diese fünf Trends zeichnen sich ab – und werden mit ziemlicher Sicherheit die Richtung der CNC-Bearbeitung im Jahr 2021 bestimmen.

1. Mehr Achsen für größere Kosteneinsparungen

Herkömmliche CNC-Maschinen verfügen über eine lineare Bewegung in drei Achsen. Während viele Maschinen jetzt über ein bewegliches Bett verfügen, bleibt ein 3-Achsen-Fräszentrum still, während sich der Fräser selbst bewegt. Typischerweise bewegt sich das Bett bei einer 3-Achsen-Maschine linear entlang zweier Achsen, während die Spindel entlang der dritten Achse auf und ab bewegt. 4-Achs-Maschinen ermöglichen durch den Einbau einer Rotationsachse ein detaillierteres Schneiden.

Typischerweise ist ein Drehtisch mit vierter Achse auf dem Maschinentisch montiert, und das Teil ist an der Fläche des Drehkopfs mit vierter Achse montiert. Dadurch eignen sich 4-Achsen-Maschinen gut für die Herstellung medizinischer Geräte und Teile mit komplexen Geometrien.

Schließlich stellen 5-Achs-Maschinen die Spitze der Fräsleistung dar. Diese Maschinen ermöglichen die Mikrobearbeitung und sind in der Lage, extrem detaillierte Schnitte mit unübertroffenen Geschwindigkeiten zu produzieren. Sie bestehen aus drei Linearachsen und zwei rotatorischen Freiheitsgraden. Während 4- und 5-Achsen-CNC-Maschinen seit einigen Jahren im Handel erhältlich sind, sind sie für viele Hersteller erst seit kurzem finanziell zugänglich.

Darüber hinaus können ältere CNC-Maschinen mit mehr Achsen nachgerüstet werden; Durch Hinzufügen eines Zapfens, der eine größere Neigung und Drehung ermöglicht, kann eine 3-Achsen-Maschine leicht zu einer 5-Achsen-Maschine werden. Dies erhöht die Fähigkeiten der Maschine und ermöglicht mehr Operationen mit weniger Einstellungen.

In Anbetracht der Tatsache, dass jede Einrichtung zusätzliche Arbeitsgänge, Materialien, Zeit und Fehlermöglichkeiten erfordert, führen weniger Einrichtungsschritte direkt zu Kosteneinsparungen. Gleichzeitig senkt die Verbreitung von mehrachsigen Maschinen die Preise für kleinere CNC-Maschinen auf ganzer Linie, wodurch die Praxis des Fräsens für kleine Betriebe und Bastler zugänglicher wird.

2. Universelle Lösungen für den Werkzeugbau

Vakuumhalterungen oder Vakuumplatten, die verwendet werden, um schwer zu befestigende oder sich leicht verformende Projekte an Ort und Stelle zu halten, wurden traditionell für jedes Projekt maßgefertigt. Infolgedessen waren sie ziemlich kostspielig, und die meisten Fertigungsteams vermeiden es, sie zu verwenden, es sei denn, dies ist unbedingt erforderlich.

Die Einführung von universellen Basen wie dem Pierson SmartVac und dem Blue Photon UV-Werkstücksystem hat es jedoch ermöglicht, ein einzelnes Teil für mehrere Operationen kundenspezifisch zu konfigurieren. Als schlüsselfertige Alternative zu kundenspezifischen Vorrichtungen ermöglichen diese Werkzeuge die Herstellung bestimmter Teile zu einem Bruchteil dessen, was dies vorher gekostet hätte.

Matrix Innovations hat eine ähnliche Lösung in Form von universellen weichen Backen geschaffen, die auch individuell angepasst und für wiederholte Operationen verwendet werden können. Vakuumtische und wiederverwendbare weiche Backen zusammen machen es viel erschwinglicher, komplexe CNC-Bearbeitungsprojekte abzuschließen.

3. Verstärkter Einsatz von Robotik

Während Roboter schon seit langem in der CNC-Bearbeitung eingesetzt werden, haben kollaborative Roboter oder „Cobots“ erst seit kurzem eine weite Verbreitung gefunden. Cobots sind im Gegensatz zu Industrierobotern so konzipiert, dass sie eng mit menschlichen Arbeitern zusammenarbeiten. Sie sind so programmiert, dass sie intuitiv funktionieren, und können sogar mit manuellen Bewegungen in die beabsichtigte Bedienung eingewiesen werden.

Die Einführung von Cobots beschleunigt sich aufgrund der Fortschritte bei Roboter-Vision-Systemen rapide. Genauso wie ein Tesla-Auto Vision-Systeme hat, die Autos und Fußgänger erkennen können, können Vision-Systeme an Cobots angebracht werden und ihm beibringen, Teile in einer Maschinenhalle zu sehen, zu erkennen, auszuwählen und zu platzieren.

Da diese Roboter einen minimalen Programmier- und Schulungsbedarf haben, sind sie unglaublich vielseitig und erfordern im Vorfeld nur selten eine erhebliche Zeitinvestition. Es wird erwartet, dass diese Technologie dazu beitragen wird, die Produktivität der Mitarbeiter zu steigern und gleichzeitig die Kosten langfristig zu senken, indem die Wahrscheinlichkeit menschlicher Fehler verringert wird. Da maschinelle Lernfähigkeiten zunehmend in Robotersysteme integriert werden, sagen einige Experten voraus, dass Cobots in naher Zukunft noch effektivere Mitarbeiter am Arbeitsplatz werden werden.

4. Fortschritte bei der Ausbildung von Arbeitskräften

Gerätehersteller installieren zunehmend 3D-CAD-Viewer in ihren Standardmaschinenplattformen. Dieser Bildschirm fungiert als primärer visueller Leitfaden für die Einrichtung und den Fortschritt des Betriebs und kann sogar so konfiguriert werden, dass er Videos zur Fehlerbehebung enthält.

Die Integration dieser Software in CNC-Bearbeitungsmaschinen hilft Herstellern nicht nur bei der Verbesserung der Mitarbeiterschulung, sondern auch bei der Steigerung der Effektivität und Effizienz bestehender Mitarbeiter. Darüber hinaus ist diese Technologie zwar mit hohen Anschaffungskosten verbunden, dürfte aber langfristig zu Kosteneinsparungen führen, da Bedienerfehler reduziert werden.

5. Fortschritte bei CAD/CAM-Software

Allein in den letzten fünf bis zehn Jahren hat sich CAD/CAM zunehmend demokratisiert. Die Software, die einst unerschwinglich teuer war, ist jetzt nicht nur erschwinglicher, sondern auch zugänglicher, intuitiver, benutzerfreundlicher und leistungsfähiger. Diese aktualisierte CAD/CAM-Software ermöglicht eine höhere Effizienz und Genauigkeit sowie noch innovativere Arbeitsabläufe.

Darüber hinaus bietet die CAD/CAM-Software unzählige Integrationen mit Maschinenplattformen, modellbasierter Definitionssoftware (MBD), 3D-Ansichtssystemen und mehr. Diese Integrationen verringern die Wahrscheinlichkeit von Benutzerfehlern und verbessern die Zugänglichkeit von CAD/CAM-Software.

Die Zukunft der CNC-Bearbeitung

Diese Entwicklungen in der CNC-Bearbeitung versprechen, die Technologie im Jahr 2021 und darüber hinaus zugänglicher und zuverlässiger zu machen. Da diese Trends es außerdem einfacher und kostengünstiger machen, kundenspezifische Projekte schnell abzuschließen, wird die CNC-Bearbeitung eine größere Agilität als je zuvor bieten – ein entscheidender Wettbewerbsvorteil, da die ständig wachsenden Erwartungen der Verbraucher den Aufstieg der On-Demand-Fertigung vorantreiben.

Für Produktteams, die die neuesten Entwicklungen in der CNC-Bearbeitung nutzen oder ihre bestehenden CNC-Bearbeitungsabläufe verbessern möchten, gibt es keinen besseren Partner als Fast Radius. Bei Fast Radius ist es unser Ziel, Kunden dabei zu helfen, konstant hervorragende Ergebnisse zu erzielen, und unser Team aus erfahrenen Ingenieuren und Designern arbeitet mit jedem Kunden zusammen, um in jeder Phase des Produktentwicklungsprozesses unübertroffene Unterstützung zu bieten. Wir garantieren, dass jeder Kunde mit der Qualität, den Kosten und der Produktionszeit seiner Teile zufrieden ist. Kontaktieren Sie uns noch heute, um mehr zu erfahren.

Im Ressourcenzentrum von Fast Radius erfahren Sie mehr über CNC-Bearbeitung, Spritzguss und unsere anderen Serviceangebote. Dort finden Sie auch Profile verschiedener Herstellungsmaterialien und -prozesse.