Moderne technologische Verfahren bieten völlig neue Möglichkeiten, die bei der konventionellen Fertigung genutzt werden können. Dies gilt auch für die CNC-Bearbeitung. Neue Lösungen steigern die Effizienz, die Präzision der Ausführung, senken die Betriebskosten und sind zudem umweltfreundlich. Die moderne Metallbearbeitung unterscheidet sich erheblich von der traditionellen, manuellen Bearbeitung mit Dreh- oder Fräsmaschinen. In diesem Artikel stellen wir die neuesten Trends in den Produktionsprozessen vor, die Einfluss auf die Entwicklung von Zerspanungsverfahren wie z. B. CNC-Fräsen haben werden.
Zusammenarbeit von CNC-Werkzeugmaschinen mit 3D-Druckern
CNC-Zerspanung und 3D-Druck unterscheiden sich voneinander. Werkzeugmaschinen arbeiten, indem sie überschüssiges Material von geformten Gegenständen abschneiden, während 3D-Drucker Objekte Schicht für Schicht aufbauen. Die neuesten technologischen Verfahren in der Fertigung basieren auf einer Kombination ihrer Funktionen, z. B. durch die Verbindung von CNC-Drehen oder -Fräsen mit dem Lasersintern von Metall. Durch die Kombination der Arbeit beider Maschinentypen kann ein Projekt schneller abgeschlossen werden.
CNC-Werkzeugmaschinen sind präziser als 3D-Drucker. Sie können Toleranzen von bis zu 0,025 mm erreichen, während Drucker nur etwa 0,1 mm erreichen. Wenn also Präzision und eine hohe Wiederholgenauigkeit der hergestellten Teile Priorität haben, lohnt es sich, auf die CNC-Bearbeitung zu setzen. Allerdings können auch hier 3D-Geräte zum Einsatz kommen, beispielsweise zur Erstellung von Prototypen.
Die CNC-Bearbeitung ist auch eine viel schnellere Methode, aber wenn eine große Anzahl von Teilen hergestellt werden muss, kann sie mit dem Einsatz von 3D-Druckern kombiniert werden. Optional können Sie auch Drucker verwenden, um Teile herzustellen, die dann zur Endbearbeitung auf eine CNC-Werkzeugmaschine übertragen werden. Diese Lösung gewährleistet Präzision und Genauigkeit.
Digitaler Zwilling (Digital Twin) im CNC-Bearbeitungsprozess
Der Begriff „Digital Twin” stammt aus dem zu Beginn dieses Jahrhunderts entstandenen Konzept eines virtuellen Äquivalents der physischen Welt. Es kann sich dabei um ein digitales Modell eines Prozesses, eines Produkts oder einer Dienstleistung handeln, das die Analyse von Daten und die Überwachung von Systemen ermöglicht. Es wird bereits von vielen Unternehmen aus dem Industriesektor genutzt, darunter auch solche, die sich mit CNC-Bearbeitung befassen. Es ermöglicht einen besseren Überblick über die Effizienz ihrer Maschinen und Prozesse. Im Gegensatz zu einer gewöhnlichen Simulation sind Zwillinge skalierbar und liefern detaillierte Informationen über mehrere komplexe Prozesse gleichzeitig.
Einer der Trends in CNC-Fertigungsprozessen ist die Verwendung von Digital Twins bei der Konfiguration, wodurch unangenehme Überraschungen vermieden werden können. Das 3D-Modell spiegelt hier die Maschine mit ihren Bewegungen wider, ähnlich wie bei einer Standard-CAD/CAM-Verifizierungssoftware. Der Bediener hat die Möglichkeit, Daten zu bestimmten CNC-Werkzeugmaschinen einzugeben, und das Programm gibt die richtigen Empfehlungen zu Geschwindigkeit, Vorschub und Werkzeugen. Um einen möglichst umfassenden Überblick zu bieten, muss der digitale Zwilling Folgendes umfassen: Konfigurationsfunktionen, Eigenschaften der Komponenten, Materialtyp, Werkzeuge und alles, was zum Produktionsprozess gehört.
Solche technologischen Prozesse geben den Herstellern die Möglichkeit, die einzelnen Phasen des Konstruktions- und Produktionsprozesses zu überprüfen. Dadurch können sie sicher sein, dass das Produkt und der Prozess in Echtzeit ordnungsgemäß funktionieren. Die Erstellung digitaler Zwillinge für CNC-Werkzeugmaschinen ist noch nicht sehr verbreitet, könnte aber aufgrund der damit verbundenen Möglichkeiten bald zum Standard werden.
Vorbeugende und vorausschauende Wartung in der CNC-Bearbeitung
Ein weiterer Trend in CNC-Fertigungsprozessen ist die Abkehr von der reaktiven Maschinenwartung. Die vorbeugende Wartung konzentriert sich auf geplante Inspektionen, um die Wahrscheinlichkeit von Ausfällen zu verringern, während die vorausschauende Wartung darauf abzielt, die Bediener vor Problemen zu warnen, bevor diese überhaupt auftreten.
Künstliche Intelligenz kann dazu beitragen, Vorteile im Bereich der vorausschauenden Wartung von CNC-Werkzeugmaschinen zu erzielen. Die Instandhaltung dieser Geräte erhöht ihre Lebensdauer und maximale Effizienz. Kürzlich haben Wissenschaftler mit Hilfe künstlicher Intelligenz die qualitative Leistung einer CNC-Fräsmaschine gemessen. Dabei nutzten sie maschinelles Lernen, um akustische Signale zu erkennen und diese mit hoher oder niedriger Leistungsqualität abzugleichen. Auf diese Weise können Algorithmen Hinweise geben, wann ein Teil ausgetauscht werden muss, und den Verschleißgrad der Maschine bewerten.
Robotisierung von CNC-Fertigungsprozessen
Die Automatisierung ist bereits ein gängiger technologischer Prozess in der CNC-Bearbeitung, gewinnt jedoch weiterhin an Bedeutung. Roboter sind sehr effizient und für qualifizierte Fachkräfte einfach zu bedienen, weshalb immer mehr Unternehmen, die sich mit der Herstellung und Dienstleistungen im Bereich der CNC-Bearbeitung befassen, auf die Robotisierung von Produktionsprozessen setzen. Unter anderem werden Roboter eingeführt, die zum mechanischen Be- und Entladen von Werkzeugmaschinen dienen.
Darüber hinaus können Roboter selbst Bearbeitungsvorgänge wie Schneiden, Fräsen oder Schleifen durchführen. Die Vorteile von CNC-Werkzeugmaschinen sind bereits enorm, und die Hinzufügung von Robotik-Elementen zu den Bearbeitungsstationen trägt zu einer weiteren Steigerung der Arbeitsproduktivität bei.
Zusammenfassung
Alle genannten neuen technologischen Prozesse erfordern für ihre praktische Umsetzung eine Schulung der Mitarbeiter des jeweiligen Unternehmens. Derzeit gibt es viele flexible Möglichkeiten, sich in der Bearbeitung weiterzubilden, wie z. B. Online-Kurse mit praktischen Schulungen, die von vielen Herstellern moderner Technologien angeboten werden.
Investitionen in Bildung und innovative Trends in Produktionsprozessen sind eine gute Vorbereitung auf die Zukunft. Auch wenn nicht alle innovativen technologischen Prozesse in der Produktion sofort eingeführt werden, sind sie doch eine unvermeidliche Perspektive für morgen. Es ist daher unerlässlich, sich mit ihnen vertraut zu machen.
