Auswahl des für Ihr Bauteil am besten geeigneten Herstellungsverfahrens

Es gibt verschiedene Herstellungsverfahren für Kunststoffe, Elastomere und Metalle. In diesem Blog werden wir uns auf das Spritzgussverfahren, die CNC-Bearbeitung und den 3D-Druck konzentrieren.

 

Wie sieht die Produktionslandschaft aus?

Spritzguss, CNC-Bearbeitung und 3D-Druck haben zwar Gemeinsamkeiten, sind aber unterschiedliche Ansätze, die unterschiedliche Anforderungen erfüllen können. Bestimmte Teile und Produkte eignen sich besser für das eine als für das andere Verfahren. Das kann an dem verwendeten Material, der Menge, der Oberflächenbeschaffenheit oder der Funktionalität liegen.

Beim Spritzgussverfahren und bei der CNC-Bearbeitung handelt es sich um subtraktive Verfahren, bei denen Material von einem Block abgetragen wird, um ein Teil herzustellen. Während beim Spritzgießen geschmolzener Kunststoff in eine Form gespritzt wird, wird bei der CNC-Bearbeitung ein Block mit einer Fräs- oder Drehmaschine abgetragen.

Der 3D-Druck ist etwas nachhaltiger, da es sich um ein additives Verfahren handelt. Das bedeutet, dass das Material Schicht für Schicht aufgetragen wird, um ein Teil herzustellen.

 

Mit CNC-Bearbeitung Präzision erreichen

Warum ist CNC-Bearbeitung eine gute Wahl?

Wenn es auf höchste Präzision ankommt, ist die CNC-Bearbeitung die perfekte Wahl. Sie kann Teile mit unglaublicher Genauigkeit herstellen, oft mit einer Toleranz von nur wenigen Mikrometern. Mit CNC-Bearbeitung hergestellte Teile sind nicht nur hochpräzise und genau, sondern auch langlebig, reproduzierbar, vielseitig und effizient.

In welchen Bereichen kommt die CNC-Bearbeitung hauptsächlich zum Einsatz?

Die CNC-Bearbeitung kommt in den meisten Industriezweigen zum Einsatz. Sie wird vor allem in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie für Teile wie Triebwerkskomponenten, Getriebeteile, Turbinenschaufeln, Fahrwerkskomponenten und vieles mehr eingesetzt. Dies bedeutet jedoch nicht, dass andere Industriezweige sie nicht nutzen; die CNC-Bearbeitung wird in der Medizintechnik, der Elektronikindustrie und anderen Branchen sehr gut angenommen.

 

Mit 3D-Druck Komplexität definieren

Wie funktioniert die additive Fertigung?

Additive Fertigung, auch bekannt als 3D-Druck, ist ein Begriff, der verschiedene Technologien beschreibt, bei denen Teile Schicht für Schicht aufgebaut werden. Einige Beispiele für additive Fertigungstechnologien sind Stereolithographie, selektives Lasersintern, direktes Metall-Lasersintern, Multi Jet Fusion, Fusion Deposition Modeling und andere.
Einige 3D-Druckmaschinen verwenden ein extrudiertes Filament, um Teile herzustellen, während andere Schichten verwenden, um Materialien wie Metall- oder Kunststoffpulver und flüssige Harze zu sintern oder auszuhärten.

Wo ist der 3D-Druck in der Fertigung am besten einsetzbar?

Es gibt viele Anwendungen für den 3D-Druck, aber eine der besten ist vielleicht das Prototyping. Er ist schnell, kostengünstig und bietet eine hohe Designflexibilität, wodurch er sich ideal für die Überprüfung der Funktionalität von Teilen zu Beginn des Produktlebenszyklus eignet. Der 3D-Druck ist jedoch nicht auf Prototypen beschränkt, sondern eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen. Zu den bemerkenswerten Einsatzmöglichkeiten gehören Werkzeuge und Vorrichtungen, kundenspezifische und personalisierte Teile, komplexe und leichte Strukturen, Ersatzteile und kleine Chargen von Endprodukten wie Luft- und Raumfahrtkomponenten, medizinische Implantate und kundenspezifische Automobilteile.

 

Mit Spritzguss vielseitig sein

Wie funktioniert das Spritzgussverfahren und welche Rolle spielt es im Lebenszyklus eines Produkts?

Das Spritzgießen spielt eine entscheidende Rolle im Lebenszyklus eines mit diesem Verfahren hergestellten Produkts.

• Produktdesign - Obwohl das Verfahren hier nicht angewendet wird, wird das Teil im Hinblick auf das Spritzgussverfahren entworfen. In dieser Phase berücksichtigt der Konstrukteur die Herstellbarkeit des Bauteils und stellt sicher, dass es im Spritzgussverfahren hergestellt werden kann. Design for Manufacturability (DFM) kann dabei helfen; die Software zeigt alle Bereiche des Produkts, die nicht herstellbar sind und warum. Außerdem werden potenziell problematische Bereiche hervorgehoben, z. B. Bereiche mit zu dünnen Wänden oder einem zu kleinen Merkmal. DFM unterstützt auch die iterative Konstruktion, bei der der Konstrukteur so lange konstruieren und Feedback einholen kann, bis das Teil als fertigungsgerecht und fehlerfrei eingestuft wird.
• Prototyping und Tests - Während der 3D-Druck das Mittel der Wahl für das Prototyping ist, kann und wird das Spritzgießen auch zur Herstellung von Prototypen für Funktionstests verwendet. Anhand dieser Funktionstests lässt sich feststellen, ob weitere Änderungen erforderlich sind, bevor mit der Produktion fortgefahren wird.
• Kleinserienproduktion - Kleinserienproduktion für Testläufe, Teilevalidierung und Kundenfeedback.
• Wachstum/Großserienproduktion - Produktion nach Bedarf. Wenn Ihr Produkt vollständig getestet und eingeführt ist.
• Reifegrad - möglicherweise kleinere Produktionsserien / Notfälle in der Lieferkette, um die Lücke zu schließen.
• Rückgang - Rückläufige Produktionsserien, End-of-Life-Planung. Möglicherweise wird ein Produkt als Version 2.0 wieder hergestellt.

Welche Branchen profitieren typischerweise vom Spritzgießen?

Das Spritzgießen ist ein vielseitiges und effizientes Fertigungsverfahren, das in zahlreichen Branchen eingesetzt wird. Seine Fähigkeit, große Mengen komplexer und präziser Teile mit gleichbleibender Qualität herzustellen, macht es für die meisten Branchen besonders attraktiv.

Im Folgenden sind einige Beispiele für die Vorteile des Spritzgussverfahrens in Schlüsselindustrien aufgeführt:

• Automobilindustrie – Armaturenbretter, Stoßstangen, Türverkleidungen, kleine Motorteile
• Konsumgüterindustrie – Haushaltswaren, Spielzeug, Küchengeräte, Aufbewahrungsbehälter
• Elektronikindustrie – Gehäuse für elektronische Geräte, Stecker, Schalter, verschiedene Smartphone-Komponenten
• Medizinindustrie – Chirurgische Instrumente, Gehäuse für medizinische Geräte, Einwegartikel wie Spritzen und Behälter
• Verpackungsindustrie – Kappen und Verschlüsse, Flaschen, Behälter, Verpackungen für Lebensmittel, Getränke, Kosmetika und Pharmazeutika
• Bauindustrie - Einrichtungsgegenstände, Armaturen, Rohre, Platten
• Luft- und Raumfahrtindustrie – Komponenten für Flugzeuginnenräume, Leichtbauteile
• Agrarindustrie – Komponenten für Maschinen, Komponenten für Bewässerungssysteme, Kunststoffteile für die Landwirtschaft
• Beleuchtung – Linsen, Armaturen, Abdeckungen für LED- und Leuchtstofflampen, Reflektoren

 

Produktionsverfahren im Vergleich

In diesem Abschnitt vergleichen wir die wichtigsten Fertigungsverfahren und geben Ihnen einen Einblick, wie Sie das für Ihre Bedürfnisse am besten geeignete Verfahren auswählen können.

Das Spritzgussverfahren ist ideal für große Serien und komplexe Geometrien mit detaillierten Merkmalen und einer Vielzahl von Materialien. In der Regel wird die Dienstleistung zwischen Prototyping und On-Demand-Produktion aufgeteilt. Durch den On-Demand-Service kann das Spritzgießen langfristig kostengünstiger sein.

Die CNC-Bearbeitung ist ideal, wenn hohe Präzision, enge Toleranzen und komplexe Formen und Merkmale erforderlich sind. Es eignet sich besser für kleine Produktionsmengen und bietet eine breite Palette von Materialien, einschließlich Metallen.

Der 3D-Druck eignet sich hervorragend für das Rapid Prototyping. Seine kurzen Durchlaufzeiten und die im Vergleich zu anderen Verfahren geringeren Kosten machen ihn zur perfekten Lösung für schnelle Iterationen. Durch seine nahezu unbegrenzten Konstruktionsmöglichkeiten eignet er sich auch ideal für komplexe Strukturen, die zu kompliziert sind, um sie zu formen oder zu bearbeiten. Aufgrund seiner Komplexität eignet es sich auch hervorragend für Leichtbaustrukturen. Seine Schnelligkeit bietet auch bessere Möglichkeiten für die Individualisierung und Personalisierung von Teilen.

Wie sehen die Dienstleistungen im Vergleich aus? Werfen Sie einen Blick auf die praktische Tabelle, die wir unten zusammengestellt haben. Sie zeigt die idealen Mengen, Durchlaufzeiten, Materialien und vieles mehr für jede Dienstleistung.

	Spritzguss	CNC-Bearbeitung	3D-Druck
Menge	25 bis 10.000+ Teile	1 bis 200+ Teile	1 bis 50+ Teile
Geschwindigkeit	1-15 Tage	am selben Tag - 3 Tage	1-7 Tage
Material-Optionen	Mehr als 70 Sorten thermoplastischer/duroplastischer Harze	Mehr als 40 Sorten Kunststoff und Metall	Mehr als 25 Sorten Kunststoff und Metall
Oberflächenbehandlungen	PM-F0, PM-F1, PM-T1, PM-T2, SPI-C1, SPI-B1, SPI-A2	Unbearbeitet, entgratet oder mit leichtem Perlstrahlen entgratet	Lackieren/Färben, Dampfglätten, Polieren, Perlstrahlen
	Weitere Angebote unseres Netzwerks	Weitere Angebote unseres Netzwerks	Weitere Angebote unseres Netzwerks
Grenzen des Designs	Im Design for Manufacturability Feedback hervorgehobene Beschränkungen	Im Design for Manufacturability Feedback hervorgehobene Beschränkungen	Nahezu grenzenloses Design (alle Beschränkungen werden im Feedback zur Herstellbarkeit hervorgehoben)
Verfügbare Unterstützung	Dedizierter Kundenbetreuer und Anwendungsingenieur/Beratender Design-Service	Engagierter Kundenbetreuer und Anwendungsingenieur	Dedizierter Kundenbetreuer und Anwendungsingenieur/Projektmanagement-Service

 

 

Wo liegen die Vorteile und Grenzen der einzelnen Herstellungsverfahren?

Jedes Herstellungsverfahren hat seine Vorteile und seine Grenzen. Möglicherweise erhalten Sie dadurch weitere Einblicke und können entscheiden, welches Verfahren für Sie am besten geeignet ist.

	Spritzguss	CNC-Bearbeitung	3D-Druck
Vorteile	Geringere Kosten bei höheren Stückzahlen Funktionelle Teile Wiederholbarkeit Komplexität Große Auswahl an Werkstoffen Prototyping, Bridge-Tooling und Kleinserienfertigung	Hohe Genauigkeit und Präzision Teile in kleinen Stückzahlen Wiederholbarkeit Funktionelle Teile Komplexität	Prototyping und Konzepterprobung Teile in Kleinserien Kundenspezifische Teile Schnelligkeit und Komplexität Funktionelle/ästhetische Komponenten Geringerer Abfall im Vergleich zu anderen Verfahren Designflexibilität Leichtbau
Beschränkungen	Längere Vorlaufzeiten Höhere Kosten Höherer Materialabfall Mehr Konstruktionsbeschränkungen als bei anderen Dienstleistungen Anfängliche Kosten	Höhere Kosten Höherer Materialabfall	Beschränkte Materialauswahl Größenbeschränkungen Zusätzliche Nachbearbeitungszeit und -kosten für bessere Oberflächengüte

 

 

Wie bestimmt man das beste Herstellungsverfahren?

Die wichtigsten Überlegungen bei der Bestimmung des besten Herstellungsverfahrens beziehen sich auf Ihr Teil. Wofür soll das Teil verwendet werden? Aus welchem Material soll es hergestellt werden? Wie schnell benötigen Sie es? Welches Budget steht Ihnen zur Verfügung?
All diese Fragen können Ihnen helfen, Ihre Suche nach dem für Sie optimalen Verfahren einzugrenzen.

Wie bereits erwähnt und in den obigen Tabellen dargestellt

Das Spritzgussverfahren eignet sich am besten für größere Produktionsmengen, ist stabil und reproduzierbar und bietet eine große Auswahl an Werkstoffen.

CNC-Bearbeitung - ideal für hochpräzise Teile in kleinen Stückzahlen, bietet eine große Auswahl an Werkstoffen, einschließlich Metallen.

3D-Druck - ideal für Rapid Prototyping, individuelle Gestaltung, komplexe Geometrien und Leichtbau.

 

Wo haben sich die einzelnen Herstellungsverfahren bewährt?

Lassen Sie uns einen Blick auf einige Praxisbeispiele für jedes Verfahren werfen. Sie zeigen, wie die Kunden davon profitiert haben.

 

 

 

Was sind die Zukunftstrends in der Fertigungsindustrie?

Die Fertigungsindustrie befindet sich im Umbruch, wobei KI, Automatisierung und Robotik im Vordergrund stehen und der Schwerpunkt zunehmend auf Nachhaltigkeit gelegt wird.

Hier einige der wichtigsten Zukunftstrends:

1. Industrie 4.0 und Smart Manufacturing - verbesserte Automatisierung, Echtzeitüberwachung, vorausschauende Wartung und optimierte/ integrierte/ automatisierte Produktionsprozesse. Digitale Zwillinge für Simulation, verbessertes Design, Echtzeitüberwachung und proaktive Wartungsstrategien.
2. Die additive Fertigung entwickelt sich ständig weiter und verändert die Fertigungslandschaft. Kürzere Vorlaufzeiten, individuelle Anpassung und größere Produktionsmengen.
3. Fortgeschrittene Werkstoffe - Forschung zu Nanowerkstoffen, Biokunststoffen und intelligenten Materialien.
4. Robotik und Automatisierung - Vermehrter Einsatz von Cobots (kollaborativen Robotern), AGVs (autonome fahrerlose Transportfahrzeuge) und RPA (robotergestützte Prozessautomatisierung). Dies führt zu höherer Produktivität, verbesserter Sicherheit und der Möglichkeit, rund um die Uhr zu arbeiten.
5. Nachhaltige Produktion - Energieeffizienz, Abfallvermeidung, Recycling, erneuerbare Energien.
6. Individualisierung und Personalisierung - zunehmender Kundenwunsch nach Differenzierung, ermöglicht durch flexible Fertigungssysteme, moderne Software und additive Fertigung.

Dies sind nur einige der Trends, die die Fertigungslandschaft derzeit prägen und auch in Zukunft bestimmen werden, wobei Nachhaltigkeit, Individualisierung und Automatisierung immer mehr an Bedeutung gewinnen. Um diesen Trends voraus zu sein, sind kontinuierliche Investitionen in Technologie, Personal und strategische Planung erforderlich.