CNC oder Computerized Numerical Control ermöglicht die automatische Steuerung von Schneidwerkzeugmaschinen, die in der Lage sind, Werkstücke mit höchster Präzision zu bearbeiten. Neben der Zerspanung mit CNC-Fräsen spielen auch das CNC-Drehen sowie das CNC-Bohren in Industrie und Handwerk eine große Rolle.
Bearbeiten kann man mit diesem Verfahren im Prinzip alle Materialien, die sich mit Werkzeugen zerspanen oder gravieren lassen. Dazu zählen Holz, Kunststoffe, Glas und natürlich diverse Metalle. Der Grundaufbau einer CNC-Maschine ist dabei stets ähnlich. Das jeweilige Werkstück oder Schild wird auf dem Maschinentisch platziert.
Die an einer Spindel befestigten Schneidwerkzeuge können in mehreren Achsen automatisch um das Werkstück herum bewegt werden, um es gemäß der Programmierung zu bearbeiten. Auch die Bewegung des Werkstücks selbst ist bei manchen CNC Maschinen möglich, wodurch es von allen Seiten bearbeitet werden kann.
Dies ist in der Regel aber nur bei sehr komplexen Formen und individuellen Anforderungen notwendig. Ob Sie Schilder gravieren oder Werkstücke in einer Großserienproduktion mit CNC fräsen lassen wollen, spielt also letztlich keine Rolle. Tatsächlich kommt die CNC-Bearbeitung vor allem in der Metallindustrie zum Einsatz.
Zu den Kunden für CNC-Frästeile zählen u. a. die Luft- und Raumfahrtindustrie, die Automobilindustrie, Betriebe der Landwirtschaft, Hersteller von medizinischen Instrumenten und Maschinen oder auch innovative Startup-Unternehmen, die Produktlösungen erdacht haben.
Was benötigen Sie, wenn Sie ein Produkt mit CNC fräsen lassen möchten?
Je nach Anbieter können die Anforderungen für eine CNC-Bearbeitung unterschiedlich ausfallen. Normalerweise wird aber stets ein sogenanntes CAD-Modell benötigt, also eine Computerdatei mit den exakten Maßen des gewünschten Objekts bzw. Werkstücks, das Sie mit CNC fräsen lassen möchten.
Wichtig ist, dass die verwendete CAD/CAM-Software mit den CNC-Maschinen des Dienstleisters kompatibel ist. Sowohl 2D- als auch 3D-Modelle können verarbeitet werden. Für ein Industrieschild benötigen Sie in der Regel nur eine zweidimensionale Datei, während ein komplexes Werkstück in allen drei Dimensionen erfasst werden muss. Manchmal ist auch eine Konvertierung von 2D in 3D möglich.
Anschließend muss die Datei noch in ein für CNC-Maschinen kompatibles Format wie STEP oder STL exportiert werden. Steht eine solche Exportfunktion im CAD/CAM-Programm nicht zur Verfügung, gibt es die Möglichkeit, die Dateien online umwandeln zu lassen. Diese Konvertierung ist notwendig, damit die Maschine die erforderlichen Parameter für Rotation, Bewegung, Werkzeugweg, Schnittfolge und Geschwindigkeit erkennt.
Je nach CNC-Dienstleister kann dieser Arbeitsschritt (ebenso wie die Erstellung von CAD/CAM-Dateien oder ein grundlegendes Design) eventuell auch in Auftrag gegeben werden.
Folgende Informationen sollte eine CAD/CAM-Datei für CNC-Bearbeitung mindestens enthalten:
- exakte Abmessungen des gewünschten Teils
- besondere Merkmale (z. B. Materialeigenschaften)
- Toleranzen
- Baulinien
- Einstellungen für das sogenannte Finish (z. B. bei Aluminium oder Edelstahl)
Je nach Projekt und Anforderungen des CNC-Dienstleisters können auch noch weitere Informationen abgefragt werden. Am besten lassen Sie sich vor Auftragserteilung eingehend beraten. Die Gebr. Wenzelmann GmbH zeichnet sich durch einen erstklassigen Service aus und berät Kunden, die Teile mit CNC fräsen lassen möchten, seit 1969 mit großer Erfahrung und Expertise.
Auf welche verschiedenen Arten können Sie Werkstücke mit CNC fräsen lassen?
Abhängig von den Fähigkeiten der CNC-Maschine gibt es verschiedene Arten, um Werkstücke zu bearbeiten. Einige der wichtigsten stellen wir kurz im Überblick vor:
Das Normalfräsen (auch Glattfräsen genannt) eignet sich dazu, um horizontale und ebene Flächen mit CNC fräsen zu lassen. Dabei liegt das Schneidwerkzeug stets parallel zum Werkstück. Der Tisch kann bei diesem Verfahren längs, quer oder auch vertikal beschickt werden.
Das Winkelfräsen eignet sich wie das Normalfräsen für die Bearbeitung ebener Flächen, wobei das Schneidwerkzeug unterschiedliche Winkeleinstellungen annehmen kann. Unterschieden wird außerdem zwischen Einfachwinkel und Doppelwinkel. Winkel von 45° und 60° lassen sich mit Einzelwinkelfräsern erzeugen, während Doppelwinkelfräser zusätzlich 90°-Winkel in ebene Flächen fräsen können.
Das Formfräsen ist für Werkstücke geeignet, die unregelmäßige Formen aufweisen. Mit diesem Verfahren lassen sich geschwungene Konturen ebenso reproduzieren wie gerade Linien. Konvexe und konkave Formen sind ebenfalls möglich. Im Vergleich zum einfachen Normalfräsen erfordert das Schneiden gekrümmter Oberflächen etwa ein Drittel mehr Zeit und ist somit etwas aufwändiger.
Darüber hinaus gibt es weitere Fräsarten wie Schlitzfräsen, Seitenfräsen oder Gruppenfräsen, die für spezielle Anforderungen eingesetzt werden.
Eignet sich das gewünschte Material dazu, um es mit CNC fräsen zu lassen?
Diese Frage wird häufig von Kunden gestellt. Da sich mit CNC-Maschinen die meisten Materialien bearbeiten lassen, ist sie jedoch weniger wichtig als die Frage, ob das gewünschte Material tatsächlich den späteren Anforderungen im Einsatz entspricht. So sollte für Umgebungsbedingungen, in denen Korrosion ein Problem ist, unbedingt Edelstahl verwendet werden und kein einfacher Kohlenstoffstahl.
Ähnliches gilt für die Stressbelastung des Materials, das je nach Beanspruchung Risse bilden oder sich verformen kann. Ist hohe Genauigkeit gefragt, sollte das Material eine entsprechende Maßtoleranz aufweisen, damit beim späteren Zusammenbau der fertigen Teile auch alles perfekt zusammenpasst. Generell ungeeignet für CNC-Bearbeitung sind Materialien, deren Schmelztemperatur zu niedrig liegt.
CNC-Fräsen erreichen eine bestimmte Betriebstemperatur bei der Materialbearbeitung. So können bestimmte Kunststoffe zwar für eine spätere Einsatzumgebung mit aggressiven Säuren gut geeignet sein, sich aber eventuell aufgrund ihres niedrigen Schmelzpunktes nicht mit CNC fräsen lassen.
Gängige Materialien, die Sie mit CNC fräsen lassen können:
- Kunststoffe wie ABS, Nylon, Polycarbonat
- Metalle wie Aluminium, Messing, Kupfer, Weichstahl, Werkzeugstahl, Edelstahl
- Holz, Keramik, Verbundwerkstoffe (z. B. Carbon) etc.
Nicht zuletzt spielt der Kostenfaktor für die meisten Auftraggeber eine entscheidende Rolle, denn die mechanischen Eigenschaften des Materials können noch so gut sein, wenn es unrentabel für den geplanten Einsatzzweck ist.
Warum kann man nicht alles mit CNC fräsen lassen?
Obwohl das CNC-Fräsen als Verfahren für viele industrielle Produktionsprozesse bestens geeignet ist, weist es natürlich nicht nur Vorteile auf. Zu den größten Vorteilen zählen die Genauigkeit und Präzision, die CNC-Maschinen aufweisen. Abhängig von den Spezifikationen der Maschine sind äußerst genaue Toleranzen in der Fertigung realisierbar.
Außerdem trägt die Automatisierung und Reproduzierbarkeit des Arbeitsprozesses dazu bei, Ausschuss und die Quote fehlerhafte Teile im Vergleich zur händischen Fertigung deutlich zu reduzieren. Anders als händisch zu bedienende Fräsmaschinen sind CNC-Fräsen erheblich schneller und effizienter, weil sie je nach Hersteller und Modell auch mehrere Schneidwerkzeuge tragen können oder sich diese sehr schnell wechseln lassen. Außerdem kann man eine große Bandbreite unterschiedlichster Materialien mit CNC fräsen lassen.
Zu den Nachteilen gehört ein relativ hoher Materialverlust bei der Bearbeitung. Zu Beginn des Fräsens steht ein Materialblock auf dem Werkzeugtisch, von dem ein großer Teil seiner Substanz abgetragen werden muss, um das gewünschte Endprodukt zu erhalten.
Diese unvermeidliche Materialverschwendung erhöht also prinzipiell auch die Kosten im Vergleich zu einigen anderen Herstellungsverfahren wie dem 3D-Druck. Welches Verfahren sich letztlich am besten eignet, hängt aber auch von den gewünschten Materialeigenschaften des Endprodukts ab, die wir bereits angesprochen haben. So kann beispielsweise die Festigkeit von 3D-Druck-Produkten oft nicht mit der Stabilität eines gefrästen Teils mithalten.
Nicht vergessen sollte man auch die Anschaffungs- und Wartungskosten für eine eigene CNC-Maschine. Der Kauf lohnt sich für viele Unternehmen nicht, zumal auch qualifiziertes Personal für die Bedienung benötigt wird.
Möchte beispielsweise ein Startup-Unternehmen ein innovatives Produkt auf den Markt bringen, ist es in der Regel besser, einen Dienstleister zu suchen, bei dem man die gewünschten Teile im Auftrag mit CNC fräsen lassen kann. Die Gebr. Wenzelmann GmbH bietet einen solchen Service und fräst neben Schildern auch andere Werkstücke, die sich für die CNC-Bearbeitung eignen.
