Erfahren Sie mehr über die CNC-Bearbeitung von Prototypenteilen

Feb 05, 2024

3. August 2023

Bei der Herstellung von Prototypen kommen vor allem die beiden Fertigungstechnologien CNC-Bearbeitung und 3D-Druck zum Einsatz. Jeder hat seine eigene Vorstellung davon, was ein Prototyp ist, und diese kann von Person zu Person erheblich variieren. Für ein Wort, das häufig von Ingenieuren und Designern verwendet wird, ist es überraschend mehrdeutig! In diesem Artikel untersuchen wir, was unter „Prototyp“ zu verstehen ist und wie die CNC-Bearbeitung im Produktentwicklungszyklus eingesetzt werden kann.

Jeder hat seine eigene Vorstellung davon, was ein Prototyp ist, und diese kann von Person zu Person erheblich variieren. Für ein Wort, das häufig von Ingenieuren und Designern verwendet wird, ist es überraschend mehrdeutig!

Wir stellen fest, dass Kunden „Prototypen“ auf unterschiedliche Weise nutzen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass wir mit jeder dieser gängigen Interpretationen und anderen arbeiten:

Die CNC-Bearbeitung kann ideal für die Herstellung aller oben genannten Teiletypen sein. Da keine speziellen Werkzeuge erforderlich sind und eine große Auswahl an Materialien und Oberflächen verfügbar ist, kommt die Vielseitigkeit des CNC-Fräsens und CNC-Drehens beim Prototyping voll zur Geltung.

Man könnte erwarten, dass es sich bei einem Prototypenteil um ein Einzelstück handelt, aber das ist nicht immer der Fall, abhängig von Ihrer Interpretation von „Prototyp“. Möglicherweise wird ein Prototyp eines Produkts für Usability-Tests durch mehrere Personen oder in mehreren geografischen Märkten benötigt. In diesem Fall könnten mehrere Prototypenprodukte erforderlich sein.

Die CNC-Bearbeitung ist nicht nur vielseitig einsetzbar für Einzelanfertigungen, sondern eignet sich auch sehr gut für die Fertigung kleiner Stückzahlen. Insbesondere sorgt die inhärente Genauigkeit der Technologie dafür, dass die Wiederholgenauigkeit von Teil zu Teil ausgezeichnet ist, was beim Prototyping von unschätzbarem Wert sein kann.

Unsere beiden neuesten CNC-Maschinen sind fünfachsige vertikale Bearbeitungszentren (VMCs) von Haas, die mit automatischen Werkzeugwechslern, programmierbaren Schraubstöcken und Robotern ausgestattet sind. Dadurch können sie Teile bearbeiten, ohne dass ein Mitarbeiter das Werkstück im Schraubstock neu positionieren muss, und die Roboter können Rohlinge automatisch laden und fertige Teile entladen, sodass die Maschinen unbeaufsichtigt Teilechargen produzieren können.

Ein großer Vorteil der CNC-Bearbeitung ist die große Auswahl an verfügbaren Materialien. Wir haben Lagerbestände an Aluminiumlegierung 6082, Edelstahl 304 und 316, Acetal (naturfarben und schwarz) und Acryl. Wir können jedoch auch nahezu jedes Metall, jede Legierung oder jeden technischen Kunststoff sowie Verbundwerkstoffe wie Tufnol beschaffen und bearbeiten. Wenn Teile zu groß für unsere Bearbeitungszentren sind oder wenn Kunden Teile aus exotischen Legierungen benötigen, die spezielle Werkzeuge erfordern, lagern wir diese Arbeit aus.

Diese Materialauswahl bedeutet, dass Kunden Prototypenteile aus dem von ihnen gewünschten Material erhalten können. Handelt es sich bei dem Prototyp um ein Teil, das letztendlich im Spritzgussverfahren hergestellt wird, können wir ihn aus derselben Kunststoffart bearbeiten. Kunden müssen sich jedoch darüber im Klaren sein, dass Spritzgussteile Eigenspannungen aufweisen können, die bei aus dem Vollen gefertigten Teilen nicht vorhanden sind.

Im Allgemeinen ist die CNC-Bearbeitung weitaus genauer als der 3D-Druck. Eine Ausnahme bildet die PµSL (Projection Micro Stereolithography), die enge Toleranzen, feine Details und außergewöhnlich glatte Oberflächen erreicht, aber nur für Kleinteile geeignet ist.

Wir geben eine allgemeine Toleranz von ±0,1 mm für CNC-bearbeitete Teile an, verglichen mit ±0,5 mm für 3D-gedruckte Teile. Aufgrund der inhärenten Genauigkeit der CNC-Bearbeitung erreichen wir jedoch normalerweise viel engere Toleranzen als ±0,1 mm. Kunden können gerne mit uns sprechen, wenn sie feinere Toleranzen für kritische Merkmale benötigen, da wir die Anforderungen in der Regel erfüllen können, wenn wir sie im Voraus kennen.

Wenn wir nur ein 3D-Modell (Step-Datei) als Angebot erhalten, wird eine allgemeine Toleranz von ±0,1 mm berücksichtigt. Wenn dann eine Zeichnung bereitgestellt wird, werden wir unser Angebot überarbeiten, wenn feinere Toleranzen erforderlich sind und ein Prüfbericht erforderlich ist.

Diese Genauigkeit wird nicht nur bei der Bearbeitung einzelner Teile erreicht, auch die Abweichungen von Teil zu Teil sind bei kleinen Chargen minimal.

Beim Entwerfen eines Teils mithilfe einer 3D-CAD-Software ist es einfach, das Design zu ändern oder mehrere Varianten desselben Teils zu erstellen. Mit der CNC-Bearbeitung können dieselben Designvarianten problemlos aus Metall oder Kunststoff hergestellt werden.

Ein physischer Prototyp bietet immer mehr Einblick als ein CAD-Modell. Beispielsweise kann eine CFD-Analyse (Computational Fluid Dynamics) Flüssigkeitsströme vorhersagen, ein physikalisches Modell liefert jedoch qualitativ hochwertigere Daten (sehen Sie sich an, wie viel Geld Formel-1-Teams für Windkanaltests ausgeben!).

Eine weitere Möglichkeit, noch bessere Einblicke in das Verhalten eines Produkts zu gewinnen, besteht darin, den gesamten Prototyp oder einen Teil davon aus klarem Acryl herzustellen und ihn dann zu einem glasähnlichen Aussehen zu polieren. Dadurch kann das Verhalten des Prototyps mit dem Auge oder mit Hochgeschwindigkeitsvideos betrachtet werden.

Wenn es unpraktisch ist, eine ganze Komponente oder Baugruppe aus Acryl herzustellen, besteht eine weitere Möglichkeit darin, durchsichtige Fenster oder Bullaugen per CNC-Maschine in den Prototyp einzufügen, damit kritische Bereiche sichtbar sind.

Wir bieten eine Reihe von Endbearbeitungen für CNC-bearbeitete Prototypenteile an, abhängig vom Material und der beabsichtigten Verwendung und Betriebsumgebung des Teils. Teile aus Aluminiumlegierungen können perlgestrahlt werden und wir können das klare, schwarze oder farbige Eloxieren auslagern. Edelstahlteile werden oft perlgestrahlt oder von Hand poliert, oder wir können das Elektropolieren auslagern. Teile aus unlegiertem Stahl eignen sich zum Grundieren und Lackieren. Auf Anfrage können wir jedoch auch lokale Fachbetriebe für die Galvanisierung, Pulverbeschichtung und chemische Schwärzung einsetzen.

CNC-bearbeitete Kunststoffteile werden häufig so belassen, wie sie bearbeitet wurden, oder leicht perlgestrahlt. Je nach Material können wir Teile grundieren und lackieren oder die Innenflächen mit einer Blackout-/RFI-/EMV-Beschichtung versehen. Bei Bedarf können spezielle Veredelungen wie die Vakuummetallisierung ausgelagert werden.

Da keine Spezialwerkzeuge erforderlich sind, kann die CNC-Bearbeitung sehr schnell erfolgen. Unser Express-CNC-Bearbeitungsservice ermöglicht den Versand von Teilen in nur drei Werktagen. Um diese schnelle Lieferung zu erreichen, gehen wir bei der Qualität keine Kompromisse ein, aber die Teilekonstruktionen müssen bestimmte Kriterien erfüllen.

Wenn Sie CNC-bearbeitete Prototypenteile benötigen, sprechen Sie mit unseren Experten unter der Rufnummer 01763 249760.