Umfassender Überblick über Metallfertigungstechniken
Es gibt so viele Arten von Metallfertigungstechniken wie es Metalllegierungen zur Auswahl gibt. Ob Sie Anfänger, Spezialist für eine bestimmte Technik oder Metallbearbeitungsvirtuose sind – es gibt immer etwas Neues zu lernen.
Metallfertigungstechniken können additiv oder subtraktiv, automatisiert oder manuell oder etwas ganz anderes sein. Hier betrachten wir eine Vielzahl von Metallfertigungstechniken, von traditionell bis modern, und diskutieren einige ihrer häufigen Anwendungen.
Traditionelle Metallfertigungstechniken
Die folgenden traditionellen Metallfertigungstechniken sind noch heute einige der beliebtesten und am häufigsten verwendeten Methoden in der Metallbearbeitungsindustrie.
Schneiden
Viele der gängigsten Metallfertigungstechniken fallen in die Kategorie der Schneidvorgänge – also jede Technik, bei der ein Werkzeug verwendet wird, um Material vom Werkstück zu trennen oder zu entfernen. Während automatisierte Technologien wie CNC-Bearbeitung für viele Fertigungsprozesse zur ersten Wahl geworden sind, werden manuelle Techniken und Werkzeuge nach wie vor breit eingesetzt.
Nachfolgend einige Beispiele manueller Schneidetechniken:
| Technik | Beschreibung | Anwendungen |
|---|---|---|
| Sägen | Verwendet ein schweres Sägeblatt, um ein großes Werkstück in kleinere Stücke zu schneiden | Erstschnitt von Werkstücken auf geeignete Größe und Form für weitere Bearbeitungsschritte |
| Scheren | Verwendet ein Scherwerkzeug wie eine Schere, um durch Blech zu schneiden | Geradliniges Schneiden oder Trimmen von überschüssigem Material bei Blech |
| Drehen | Ein Bearbeitungsprozess, bei dem Material vom Werkstück durch Drehen gegen ein stationäres Werkzeug entfernt wird | Herstellung von Teilen oder Merkmalen mit Rotationssymmetrie, wie Bohrungen, Gewinde und runde Teile wie Lager |
| Fräsen | Ein Bearbeitungsprozess, bei dem Material vom Werkstück durch ein rotierendes Werkzeug entfernt wird (Gegenteil von Drehen) | Präzises Schneiden von Merkmalen und Formen eines Werkstücks in ein fertiges oder halbfinished Teil |
| Ziehen (Broaching) | Verwendet ein Werkzeug mit einer Reihe von Schneidezähnen, um linear in ein Werkstück zu schneiden | Für hochpräzise Schnitte und zum Schneiden ungerader Formen wie Nutprofile |
| Schleifen | Verwendet eine abrasive Schleifscheibe, um Material schrittweise vom Werkstück zu entfernen | Für Endbearbeitung zum Glätten oder Entgraten des Teils |
Schweißen
Während Schneidetechniken Material vom Werkstück entfernen, können andere Techniken Metallstücke zusammenfügen. Schweißen – der Prozess, zwei Metallstücke durch Erhitzen ihrer Oberflächen auf ihren Schmelzpunkt zu verbinden – ist die gängigste Methode dafür.
Es gibt viele Arten des Schweißens, aber dies sind die vier häufigsten:
| Technik | Beschreibung | Anwendungen |
|---|---|---|
| Metall-Schutzgas-Schweißen (MIG) | Verwendet einen verbrauchbaren Draht, der den Strom leitet, um das Metall zu erhitzen und Füllmaterial für die Schweißnaht bereitzustellen | Für große oder dicke Metalle; schneller und einfacher als WIG-Schweißen |
| Wolfram-Schutzgas-Schweißen (WIG/TIG) | Verwendet eine nicht verbrauchbare Wolframelektrode zum Erhitzen des Metalls, mit oder ohne Füllmaterial | Meist für dünnere Materialien wie Rohre; langsamer, kostspieliger und schwieriger als MIG |
| Punktschweißen | Elektroden werden direkt auf das Werkstück aufgebracht und leiten Strom, wodurch Schweißwärme durch den inneren Widerstand des Metalls erzeugt wird | Zum Verbinden von zwei oder mehr Metallblechen |
| Elektrodenschweißen (Stick) | Verwendet einen verbrauchbaren Füllstab, der mit Flussmittel überzogen ist | Für dickere Metalle und Schweißen im Freien bei Wind oder Regen, da kein Schutzgas erforderlich ist |
Umformen
Umformtechniken verformen das Metallwerkstück physisch, um es umzugestalten. Es wird kein Material hinzugefügt oder entfernt.
Viele vorgelagerte Prozesse, die von Werken zur Erstellung des ursprünglichen Metallvorrats verwendet werden, einschließlich Schmieden, Walzen und Strangpressen, sind Umformtechniken. Nachfolgend einige Beispiele für Umformvorgänge, die häufiger von Verarbeitern verwendet werden:
| Technik | Beschreibung | Anwendungen |
|---|---|---|
| Hämmern | Verwendet einen Hammer, um Blech manuell gegen eine geformte Oberfläche oder Matrize zu formen | Zum Formen von Blech in gekrümmte oder komplexe Profile |
| Biegen | Verwendet eine Abkantpresse oder ähnliche Maschine, um ein Metallblech oder -rohr um eine Matrize zu zwingen | Zum Erzeugen winkliger Formen in dünnen Metallteilen wie Blechgehäusen oder Metallrohren |
| Stanzen | Wendet eine externe Schlagkraft an, um das Werkstück plastisch zu verformen | Zum Formen von Blech in spezifische gewünschte Formen |
Automatisierte Metallfertigungstechniken
Alle oben genannten Metallfertigungstechniken können mit einfachen manuellen Werkzeugen durchgeführt werden – tatsächlich werden einige dieser Techniken seit Tausenden von Jahren angewendet und werden noch heute genutzt.
Moderne Technologie ermöglicht jedoch, viele dieser Techniken weitgehend zu automatisieren. Computergesteuerte Numerische Steuerung (CNC) verwendet Software, um Werkzeugmaschinen zu automatisieren, wodurch sie extrem präzise, konsistente Merkmale produzieren können.
CNC-Technologie hat viele der manuellen Werkzeuge und Maschinen in großen Fertigungsanlagen ersetzt. Darüber hinaus hat sie den Weg für völlig neue Metallfertigungstechniken wie 3D-Druck geebnet. Diese Technologien werden auch zugänglicher, mit erschwinglichen CNC-Maschinen für kleine Werkstätten und Heimverarbeiter, die zunehmend verfügbar werden.
CNC-Schneidetechniken
Fast jede Metallfertigungstechnik kann CNC-automatisiert werden. Nachfolgend einige der gängigsten Typen:
| Technik | Beschreibung | Anwendungen |
|---|---|---|
| CNC-Bearbeitung | Führt Fräsen, Drehen oder Routing-Operationen mit CNC-Code aus | Für alle Arten von Präzisionsfertigung |
| Wasserstrahlschneiden | Ein hochdruckfeiner Wasserstrahl, manchmal mit Abrasiva, wird zum Schneiden von Material verwendet | Kann praktisch alles schneiden, einschließlich sehr weicher und sehr harter Materialien. Wird verwendet, wenn extreme Präzision nötig ist oder um die Hitze anderer Schneidmethoden zu vermeiden |
| Laser-/Plasmaschneiden | Verwendet einen fokussierten Laserstrahl oder Plasmastrahl zum Schneiden oder Ätzen von Material | Oft im Vor-Ort-Bau für seine Geschwindigkeit und Tragbarkeit eingesetzt |
Additive Fertigung
Additive Fertigung ist die neueste Metallfertigungstechnik. Im Gegensatz zu subtraktiven Verfahren wie Schneiden, die Material vom Werkstück entfernen, bauen additive Fertigungstechniken ein Werkstück Schicht für Schicht auf, indem sie kleine Mengen Material ablagern.
Metall-Additive-Fertigungstechnologien werden ständig entwickelt und verbessert, mit völlig neuen Prozessen, die laufend eingeführt werden. Die zwei, denen Sie am wahrscheinlichsten begegnen, sind Pulverbettfusion und Binder Jetting.
| Technik | Beschreibung | Anwendungen |
|---|---|---|
| Pulverbettfusion (PBF) | Verwendet einen Laser oder Elektronenstrahl, um Metallpulver zu festen Formen zu verschmelzen | Zur Erstellung komplexer Formen, die mit traditioneller Bearbeitung unmöglich wären |
| Metall-Binder-Jetting | Verwendet einen Druckkopf, um ein flüssiges Bindemittel auf ein Bett aus Metallpulver abzuscheiden, um ein festes Teil zu erzeugen, das dann gesintert werden muss | Ähnliche Anwendungen wie PBF, tendenziell aber kostengünstiger |
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Für spezielle Materialien oder Formen können wir auch präzises Wasserstrahlschneiden arrangieren.
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