Gießen – ist mehr als 6.000 Jahre alt und wird auch heute noch häufig verwendet. Die Fortschritte in der Technologie dieses Verfahrens haben es möglich gemacht, qualitativ hochwertige Teile mit engen Toleranzen zu gießen. Die CNC-Bearbeitung ist ebenfalls allgegenwärtig, aber viel neuer. Haben Sie schon einmal darüber nachgedacht, Ihre normalen Gussteile zu bearbeiten? Oder fragen Sie sich, welche Methode Sie für die Durchführung Ihres Projekts wählen sollen? In diesem Artikel stellen wir zwei Herstellungsverfahren vor und erörtern die Vor- und Nachteile der beiden. Rostfreier Stahl, Temperguss und andere Werkstoffe haben spezifische Eigenschaften im Werkstück. Wie setzen Sie die Vorteile der Einsatzgeometrie um? Ist Gießen oder Edelstahlbearbeitung besser? Was sind die Vor- und Nachteile? Wir schreiben darüber weiter unten!

Das Gießen

Was ist Gießen?

Das Gießen ist ein altes Handwerk, das auch heute noch in vielen Formen verwendet wird. Es gibt viele Arten des Gießens, aber alle verwenden Gussformen. Das geschmolzene Metall wird dann in eine solche Form gegossen oder eingelegt, wo es abkühlt und seine endgültige Form annimmt. Kerne oder Einsätze können komplexe Innengeometrien erzeugen. Nach dem Härten wird das Teil gereinigt und einer Wärmebehandlung unterzogen, um die gewünschte Oberflächengüte zu erreichen. Manchmal umfasst dieser zusätzliche Arbeitsgang eine CNC-Bearbeitung, um engere Toleranzen zu erreichen. Beispiele für solche Gussteile sind Eisenbahnräder, Buspedale, Turbinenschaufeln und Motorblöcke. Sie werden in fast allen Industriezweigen eingesetzt, unter anderem in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, bei Konsumgütern und medizinischen Geräten. Das Gießen wird für isothermisch gusseisen duktiles Eisen verwendet.

Was ist CNC-Bearbeitung und Drehen?

Die CNC-Bearbeitung bzw. das CNC-Drehen gehört zu einer Fertigungstechnologie, die als subtraktive Bearbeitung bezeichnet wird, d. h. das Schneidwerkzeug trägt Material ab, um die gewünschte Geometrie zu erreichen. Ein Computerprogramm gibt der Maschine mit Hilfe eines Codes vor, wohin sie sich bewegen und wie sie schneiden soll. Mit einem solchen Verfahren können sehr präzise Teile hergestellt werden, die praktisch überall eingesetzt werden. Metallgehäuse für Laptops, kleine Bauteile in Mobiltelefonen, Komponenten für die Luft- und Raumfahrt und die Automobilindustrie sowie Armaturen und Instrumente werden mit Hilfe der CNC-Bearbeitung hergestellt.

Wahl der Produktionsmethode aufgrund der Geometrie

Bei der Konstruktion eines Teils ist es üblich, mit einem Herstellungsverfahren zu beginnen, damit realistische, erreichbare Merkmale geplant werden können, die für die Arbeitsweise gut geeignet sind. Andererseits kann die Funktion des Teils eine bestimmte Größe, Form oder Geometrie erfordern, was wiederum ein bestimmtes Herstellungsverfahren vorschreiben kann. CNC-Bearbeitung und Guss werden auf eine spezifische Spezifikation zugeschnitten.

So ist bei einigen Entwürfen ein erheblicher Materialabtrag aus dem ursprünglichen Metallblock erforderlich. Dies würde viel Zeit in Anspruch nehmen und zu einer übermäßigen Verschwendung von Kunststoff führen, so dass sich ein solcher Fall für das Gießen anbietet. Hohle Teile mit dünnen Wänden und großen Hohlräumen sind gute Beispiele. Komplexe Figuren eignen sich ebenfalls gut für das Gießen, da sie komplex sind und lange Bearbeitungszeiten erfordern.

Das Gießen ist ein hervorragendes Verfahren zur Vereinfachung der Konstruktion eines einzelnen Teils oder einer ganzen Baugruppe. Anstatt viele kleine Teile zu bearbeiten und sie dann zusammenzusetzen, kann man das Ganze auf einmal gießen und viele Montageschritte vermeiden.

Allerdings sind einige Merkmale mit dieser Methode schwieriger zu erreichen. Hinterschneidungen oder Innenkomponenten sind komplex und erfordern komplizierte Formen mit Kernen und Einsätzen. Bei Gussteilen müssen außerdem alle Teile einen Spiralwinkel aufweisen. Große oder ungewöhnlich dickwandige Teile sind besser für die CNC-Bearbeitung geeignet. Beim Gießen sind diese Geometrien schwer zu füllen und gleichmäßig abzukühlen. CNC-Schneiden ist ideal für dicke Teile, die hohe Präzision erfordern. Beachten Sie jedoch, dass beim Schneiden Schnittwiderstände entstehen können, die das Schneiden erschweren. Bei der CNC-Bearbeitung werden Hartmetalleinsätze verwendet, die in der Schneidzone arbeiten.

Guss Vorteile und Nachteile

Abgesehen von den Unterschieden in der Geometrie haben Guss- und Bearbeitungsprozesse ihre Vor- und Nachteile. 

Das Gießen reduziert den Materialabfall. Bei diesem Verfahren wird nur das Material verwendet, das für den endgültigen Abschnitt benötigt wird, und es fließt nur wenig Metall durch die Schieber, Schienen und Führungen. Überschüssiges Material kann leicht entfernt und wieder eingeschmolzen werden, um es in einem anderen Abschnitt erneut zu verwenden.

Es ist auch ein schneller Prozess, wenn die Form fertig ist. Dadurch eignet sie sich für die Produktion von Teilen in großen Stückzahlen. Einwegformen werden für einige Arten von Lösungen verwendet. Beim Druckguss mit einer Dauerform hingegen sinken die Zeit und die Kosten pro Teil mit zunehmendem Volumen.

Es kann auch ein schneller, wiederholbarer Prozess sein. Wiederholgenauigkeit ist in der Fertigung wichtig, und beim Gießen entstehen sehr genaue Teile. Sobald eine Form ausgewählt und bearbeitet wurde, kann jedes Teil genau gleich hergestellt werden.

Beim Aluminiumdruckguss können Toleranzen von +/- 0,25 mm bis zu 25,4 mm und 0,05 für Präzisionsguss (0,01″ bis zu 1″ für Standard und 0,002″ für Präzision) eingehalten werden. Dies hängt von dem jeweiligen Material ab. Aluminium hat einen höheren Schmelzpunkt als z. B. Zink und erfordert daher höhere Einspritzdrücke und ein allgemein aggressiveres Verfahren. Daher können beim Gießen von Zink manchmal sogar engere Toleranzen eingehalten werden. 

Vor- und Nachteile der CNC-Bearbeitung 

Andererseits ermöglicht die CNC-Bearbeitung einen schnelleren Durchlauf mit weniger Teilen. Es ist nicht nötig, auf die Herstellung von Formen zu warten. Alles, was Sie brauchen, ist ein CAD-Modell, ein CAM-Programm und eine CNC-Maschine.

Konstruktionsänderungen sind bei der CNC-Bearbeitung einfacher. Wenn sich ein Konzept ständig ändert, müssen Sie nur die Lösung umgestalten und das CAM-Programm überarbeiten, anstatt es neu zu bauen oder von Grund auf neu zu erstellen.

Die CNC-Bearbeitung ist außerdem ein sehr wiederholbarer Prozess. Bei der Standardzerspanung von Metall sind 0,025 mm (0,001 Zoll) eine vernünftige Toleranz.

Gießen oder maschinelle Bearbeitung? 

Würden Sie in Anbetracht der oben genannten Fakten das Gießen der Bearbeitung vorziehen oder umgekehrt? Einige wichtige Faktoren, die zu berücksichtigen sind, sind das Entwicklungsstadium, die Anzahl der benötigten Teile, die Variabilität der Anforderungen und die bereits erwähnte Teilegeometrie.

Das Entwicklungsstadium hängt damit zusammen, inwieweit sich das Design der Teile ständig weiterentwickelt. Zu Beginn des Entwurfsprozesses kann dies viele Male wiederholt werden. In diesem Fall wäre die CNC-Bearbeitung aufgrund der relativen Effizienz der Änderungen bei diesem Verfahren die bessere Wahl.

Auch die Anzahl der benötigten Teile ist wichtig. In einer frühen Phase des Prototyping-Prozesses benötigen Sie möglicherweise nicht viele Teile, so dass eine CNC-Bearbeitung sinnvoller sein kann.

Ein weiterer Punkt ist die Variabilität Ihrer Bedürfnisse. Wie oft benötigen Sie die Teile tatsächlich? Wenn die Nachfrage schwankt, kann die CNC-Bearbeitung die bessere Wahl sein. CNC-gefertigte Teile sind schneller verfügbar, insbesondere im Zuge des digitalen Wandels. Dies kann aus wirtschaftlicher Sicht eine gute Option sein, da Sie sie je nach Bedarf bestellen können, anstatt zu versuchen, den Bedarf vorherzusehen und am Ende einen zu großen Bestand zu haben.

Wenn das Projekt abgeschlossen ist und in Produktion geht, sind Sie möglicherweise gezwungen, mehr Teile zu haben. An diesem Punkt ist das Gießen eine gute Wahl, da es für die Herstellung von Tausenden oder mehr Teilen besser geeignet ist.

Schließlich kommt es auf die Qualität an. Die CNC-Bearbeitung ist in der Lage, engere Toleranzen bei den Teilen einzuhalten, was sie zu einem präziseren Verfahren macht. Durch CNC-Präzisionsbearbeitung können sie mit einer Toleranz von +/- 0,0002 Zoll hergestellt werden, während bei Präzisionsaluminiumgussteilen eher 0,002 Zoll möglich sind. Wenn dieser Genauigkeitsgrad für Ihre Anwendung extrem wichtig ist, ist die CNC-Bearbeitung möglicherweise die bessere Wahl für Sie.

Der Herstellungsprozess hängt immer von der spezifischen Nachfrage ab. Möglicherweise sind Sie mit einer einzigartigen Kombination von Anforderungen konfrontiert, die Sie zwingt, kreativ zu sein und innovative Lösungen zu finden.

Die CNC-Bearbeitung ist zu einem weit verbreiteten Handwerk geworden, aber es gibt immer noch einen Platz für das Gießen! Jede Produktionsmethode hat ihre Vorteile. Versuchen Sie, Ihr Projekt neu zu bewerten, um festzustellen, ob es sich besser für das Gießen oder die CNC-Bearbeitung eignet, und zwar auf der Grundlage von Eigenschaften wie Teilegeometrie, Menge, Qualitätsanforderungen und Zeitplan.

Die Vorteile der Bearbeitung von Edelstahl material mit CNC

Faktoren, die die CNC-Bearbeitung dem Gießen von rostfreiem Stahl überlegen machen.

Hier sind einige Beispiele für die CNC-Bearbeitung von Edelstahl, die sie zu einer besseren Alternative zum Edelstahlguss machen.

Keine Kosten für Formen: Im Gegensatz zum Gießen sind für die CNC-Bearbeitung keine Formen erforderlich. CNC-Maschinen für die Formgebung von Produkten verwenden verschiedene Schneidwerkzeuge, die durch einen digitalen Computercode gesteuert werden. Das spart Werkzeugkosten.

Produktion aus einer Hand: Die CNC-Bearbeitung kann für die Herstellung kleiner und komplexer Teile eingesetzt werden. Das Gießen hat jedoch Einschränkungen, die für die Herstellung komplexer Teile ungeeignet sind. Die Verwendung von Guss für komplexe Produkte kann zu Maßfehlern und rauen Oberflächen führen.

Die CNC-Bearbeitung erfolgt mit konstanten Vorschüben, geeigneten Werkzeugen und einer Maßkodierung mit geringen Toleranzen, so dass bei der Verwendung von Edelstahlprodukten eine komplexe, aber präzise Produktion effizient realisiert werden kann.

Schnellerer Produktionszyklus: Die CNC-Bearbeitung von rostfreiem Stahl ist im Vergleich zum Gießen dieses Materials ein schnellerer Produktionsprozess. Das Richten der Matrize ist ein zeitaufwändiger Vorgang, gefolgt vom Schmelzen und Abkühlen des Metalls und dem Gießen des Endprodukts. Die CNC-Bearbeitung hingegen umfasst die Erstellung des Computercodes, die Ausrichtung des Werkstücks und den Auswurf des Edelstahlteils nach der Produktion.

Maßgenauigkeit und Stabilität: Die CNC-Bearbeitung wird von einem Computer gesteuert, wodurch das Risiko menschlicher Fehler bei der Maßgenauigkeit verringert wird. Das Gießen von Edelstahl kann eine extreme Erwärmung und Abkühlung erfordern, was die Maßhaltigkeit des Endprodukts beeinträchtigen kann.

Die CNC-Bearbeitung hingegen kann mit geringen Maßtoleranzen durchgeführt werden. Außerdem ist keine extreme Erwärmung oder Abkühlung des Edelstahlblechs erforderlich. Daher sind durch Temperaturschwankungen verursachte Maßänderungen bei CNC-Prozessen ausgeschlossen.

Aufgrund der oben genannten Vorteile der CNC-Bearbeitung von nichtrostendem Stahl wurden Gussteile aus nichtrostendem Stahl schnell durch diese ersetzt und haben sich in vielen Anwendungen als nützlich erwiesen.

Zusammenfassung 

Im Allgemeinen ist das CNC-Fräsen eine Alternative zum Gießen von rostfreiem Stahl, da es eine schnelle Produktherstellung ermöglicht, eine glänzende Oberfläche erhält und den aus diesem Material hergestellten Produkten eine hohe Festigkeit und Haltbarkeit verleiht. Für verschiedene Teile können jedoch auch unterschiedliche Technologien eingesetzt werden, wie z. B. CNC, Drehen, Bohren usw. Betreiben Sie eine metallverarbeitende Industrie? Haben Sie Wünsche und Konzepte für die Verarbeitung Ihrer Materialien? Nehmen Sie Kontakt zu uns auf und lassen Sie uns zusammenarbeiten. Wir verfügen über eine professionelle Ausrüstung, die auch die Erwartungen der anspruchsvollsten Kunden erfüllt.