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Fertigungsverfahren

Im Online-Kalkulator von fabrikado.com haben Sie die Möglichkeit, aus zahlreichen Fertigungsverfahren auszuwählen. Die Fertigungsverfahren werden kontinuierlich ausgeweitet und entsprechend im Online-Kalkulator freigeschaltet. Derzeit können Sie unter folgenden Fertigungsverfahren wählen:

Blechlasern

Das Laserschneiden von Blechen ist ein thermisches Strahlverfahren und hat im industriellen Bereich eine große Bedeutung. Bei fabrikado.com können Sie Bleche mit einer Stärke bis zu 20 mm mit Lasern schneiden lassen.

Beim Laserschneiden wird der Laserstrahl generell mittels Linsen in einem Schneidkopf auf eine Brennfleckgröße von wenigen Zehntelmillimeter fokussiert und dadurch das metallische Material aufgeschmolzen. Die Schmelze wird mittels eines koaxialen Gasstroms nach unten "ausgeblasen" und so die Schnittfuge erzeugt. Beim Laserschneiden sind die gebräuchlichsten Gase Sauerstoff und Stickstoff. Wird das Material oder der Schneidkopf während der Bearbeitung bewegt, ist es möglich, Konturen in 2 oder 3 Dimensionen zu erzeugen. Die Bewegungen des Schneidkopfs lassen sich beispielsweise durch CNC-gesteuerte Achsen erzeugen.

Rohrlasern

Das Laserschneiden von Rohren ist ein thermisches Strahlverfahren und hat im industriellen Bereich eine große Bedeutung. Bei fabrikado.com können Sie Rohre mit einem maximalen Hüllkreis von Ø 250 mm und einer Wandstärke von 8 mm mit Lasern lassen.

Beim Laserschneiden wird der Laserstrahl generell mittels Linsen in einem Schneidkopf auf eine Brennfleckgröße von wenigen Zehntelmillimeter fokussiert und dadurch das metallische Material aufgeschmolzen. Die Schmelze wird mittels eines koaxialen Gasstroms nach unten "ausgeblasen" und so die Schnittfuge erzeugt. Beim Laserschneiden sind die gebräuchlichsten Gase Sauerstoff und Stickstoff. Wird das Material oder der Schneidkopf während der Bearbeitung bewegt, ist es möglich, Konturen in 2 oder 3 Dimensionen zu erzeugen. Die Bewegungen des Schneidkopfs lassen sich beispielsweise durch CNC-gesteuerte Achsen erzeugen.

Lasersintern SLS

Lasersintern, auch selektives Lasersintern SLS genannt, ist ein generatives Schichtbauverfahren, das zu additiven Fertigung gehört und bei dem ein homogenes Werkstück mit hoher Dichte Schicht für Schicht aus pulverförmigen Werkstoffen ohne Bindern aufgebaut wird. Der pulverförmige Werkstoff ist beispielsweise ein Kunststoff, ein kunststoffbeschichteter Formsand, ein Metall oder ein Keramikpulver.

Das Pulver wird mittels einer Rakel oder Walze auf die volle Fläche einer Bauplattform aufgebracht und die einzelnen Schichten werden durch Ansteuern des Laserstrahls entsprechend der Schichtkontur des Werkstücks schrittweise in das Pulverbett eingeschmolzen. Die Bearbeitung erfolgt vertikal Schicht für Schicht, wobei die Bauplattform immer wieder geringfügig abgesenkt und eine neue Schicht aufgezogen wird. Typische Schichtstärken für alle Materialien sind 15–150 µm. Durch die vom Laser zugefügte Energie schmilzt das Pulver lokal und wird anschließend verfestigt. Das Werkstück wird während seiner Entstehung stets vom umgebenden Pulver, das am Ende des Prozesses einfach abgeklopft und teilweise für den nächsten Lauf wiederverwendet werden kann, geschützt.

Durch Lasersintern können beliebige dreidimensionale Werkstücke auch mit Hinterschneidungen und Verflechtungen erzeugt werden, die sich in konventioneller mechanischer oder gießtechnischer Fertigung nicht herstellen lassen.

Beim Lasersintern hängen die Prozesszeiten vom generierten Volumen des Werkstücks ab.

Grundvoraussetzung für Lasersintern sind dreidimensionale geometrische Daten des Werkstücks, üblicherweise im STL-Format, die als Schichtdaten verarbeitet sind, so daß durch sogenanntes „Slicen“ zahlreiche Schichten erzeugt werden können.

Laserschmelzen SLM

Laserschmelzen, auch selektives Laserschmelzen SLM genannt, ist ebenfalls ein additives Fertigungsverfahren, mit dem man aufwendige räumliche Strukturen erzeugt. Beim selektiven Laserschmelzen wird ein pulverförmiger Metallwerkstoff in einer Schicht auf einer Grundplatte aufgebracht und mittels Laserstrahlung lokal vollständig umgeschmolzen, so daß sich nach der Erstarrung eine feste, poren- und rissfreie Materialschicht bildet. Die Grundplatte wird anschließend um eine Schichtdicke abgesenkt und das Pulver erneut aufgetragen. Dieser Prozess wird solange wiederholt, bis alle Schichten umgeschmolzen sind und das Werkstück fertiggestellt ist. Nach Entfernen überschüssigen Pulvers von dem fertigen Werkstück kann es sofort verwendet werden.

Die Werkstoffe werden in Pulverform und unter Schutzgasatmosphäre mit Argon oder Stickstoff verwendet, um der Kontaminierung des Pulvers mit Sauerstoff zu vermeiden. Grundvoraussetzung für Laserschmelzen sind dreidimensionale geometrische Daten des Werkstücks, üblicherweise im STL-Format, die als Schichtdaten verarbeitet sind, so daß durch sogenanntes „Slicen“ zahlreiche Schichten erzeugt werden können.

Laserschmelzen SLM hat den Vorteil, daß die mechanischen Eigenschaften des gefertigten Bauteils nahezu denen des Grundwerkstoffs entsprechen, die Fertigung formfrei erfolgt und absolute Formfreiheit in der Geometrie besteht.

Drehen

Das Drehen ist ein Fertigungsverfahren der Zerspantechnik, bei dem ein einschneidiges Werkzeug - der Drehmeißel - Späne von einem Werkstück abtrennt, um so die gewünschte Form zu erzeugen. Beim Drehen rotiert das Werkstück um seine eigene Achse, während der Drehmeißel die zu erzeugende Kontur abfährt.

Fräsen

Das Fräsen gehört ebenfalls zum Fertigungsverfahren der Zerspantechnik. Beim Fräsen dreht sich das Fräswerkzeug in hoher Geschwindigkeit um seine Achse und entfernt dabei Spänen von einem Rohteil, wobei eine Vorschubbewegung erfolgt, entweder indem das Fräswerkzeug bewegt wird und es die herzustellende Kontur abfährt oder entsprechend das Werkstück selbst bewegt wird. Diese Vorschubbewegung erfolgt beim Fräsen senkrecht oder schräg zur Rotationsachse des Werkzeuges. Beim Fräsen haben die einzelnen Schneiden nicht ständig Kontakt mit dem Werkstück, vielmehr dringen sie während einer Umdrehung in den Werkstoff ein und tragen dabei kurze Späne ab und lösen sich wieder vom Werkstück.

Das Fräsen wird insbesondere angewendet zur Herstellung von ebenen Oberflächen wie Nuten oder Führungen für bewegte Maschinenteile. Moderne Fräsmaschinen können heutzutage aber auch komplizierte dreidimensionale Formen erzeugen.

3D-Druck

3D-Druck ist ein generatives Fertigungsverfahren, das zur additiven Fertigung gehört und bei dem dreidimensionale Werkstücke schichtweise aufgebaut werden. Beim 3D-Druck erfolgt der Aufbau durch physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse, bei denen aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen ein Werkstück aufgebaut wird. Typische Werkstoffe für den 3D-Druck sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle.

Der 3D-Druck weist grundlegende Vorteile gegenüber konkurrierenden Herstellungsverfahren wie z.B. dem Spritzgussverfahren, da es beim 3D-Druck keiner Spritzgussformen bedarf. Auch gegenüber allen abtragenden Verfahren wie Schneiden, Drehen oder Bohren hat das 3D-Drucken den Vorteil, dass der zusätzliche Bearbeitungsschritt nach dem Umformen entfällt. Ein weiterer unschlagbarer Vorteil des 3D-Drucks ist die Möglichkeit, komplexe Formen aufzubauen, die mit existierenden Maschinen nur schwer oder gar nicht herstellbar sind.

Plasmaschneiden

Plasmaschneiden ist ein schnelles thermisches Schneideverfahren mit einer hohen Schnittqualität. Das Verfahren kann bei allen elektrisch leitfähigen Materialien mittlerer Stärke (bis 35/40mm) angewendet werden, wobei die Schnittgeschwindigkeit von der Leitfähigkeit des Materials und nicht von der Materialhärte abhängt.

Das Plasma, das auch als vierter Aggregatszustand bezeichnet wird, wird erzeugt, indem elektrisch leitfähiges Gas durch Energiezufuhr (Hochspannung) ionisiert wird. Hierfür wird zwischen einer Elektrode und dem Werkstück ein Lichtbogen erzeugt, der gezündet und am Austritt durch eine isolierte, oftmals wassergekühlte Kupferdüse eingeschnürt wird. Durch die hohe Energiedichte des dabei entstehenden Lichtbogens, der bis zu 30.000 Grad Kelvin erreicht, schmilzt das Metall und wird durch einen Gasstrahl ausgeblasen, wodurch die Schnittfuge entsteht.

Als Gas zum Ausblasen wird häufig Druckluft verwendet, wobei für eine bessere Schnittfuge auch Schutzgasgemische, die eine Oxidation verhindern oder abschwächen, zur Anwendung kommen. Charakteristisch für Plasmaschneidfugen ist eine Abrundung der Kante an der Eintrittsstelle.

Plasmaschneiden gilt als sehr robust, da es auch beim rostigen Stahl und öligen Oberflächen, sogar lackierten Flächen angewendet werden kann, wenn der Lack eine bestimmte Dicke nicht überschreitet.

Wasserstrahlschneiden

Das Wasserstrahlschneiden ist ein abtragendes Trennverfahren, das zu den Kaltschneideprozessen gehört und mit dem praktisch jedes Material, jede Form und jede Stärke geschnitten werden kann. Beim Wasserstrahlschneiden unterscheidet man in Wasserstrahlschneiden mit reinem Wasser und Abrasivschneiden, bei dem dem Wasser ein hartes pulverförmiges Material (das Abrasiv) zugesetzt wird.

Das Reinwasserstrahlschneiden wird eher für weiche Werkstoffe wie Kunststoffe, Folien, Schaumstoffe oder Papier verwendet. Das Abrasivschneiden wird bei harten Werkstoffen eingesetzt wie Stahl, Keramik oder Glas. Dabei wird nach Erzeugen des Reinwasserstrahls über einen Vakuumerzeuger ein Abrasivmittel in den Schneidkopf eingebracht und mit dem Wasser gemischt.

Grundsätzlich wird beim Wasserstrahlschneiden das Material durch einen Hochdruckwasserstrahl getrennt. Dieser Strahl erzeugt auf der Werkstückoberfläche einen Druck von bis zu 6000 bar und erreicht Austrittsgeschwindigkeiten von bis zu 1000 m/s. Durch die hohe Austrittsgeschwindigkeit des Wassers entsteht beim Schneiden ein Schalldruck bis zu 120 dB, wobei sich das Schneidgut kaum erwärmt und sich das Verfahren daher auch zum Schneiden von gehärtetem Stahl eignet, anders als das Laserschneiden.

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