CNC-Prototypenteile: Wichtige Entscheidungen vor der Bestellung

Kurze Antwort: CNC-Prototypenfertigung nutzt computergesteuertes Fräsen oder Drehen, um Funktionsteile aus Vollmaterial in Einzel- oder Kleinserien herzustellen. Im Gegensatz zu additiven Verfahren bietet dieses Verfahren echte Materialfestigkeit, höhere Maßgenauigkeit und wiederholbare Oberflächenqualität bei Metallen, technischen Kunststoffen und Verbundwerkstoffen. Die meisten Prototypen serien umfassen zwischen 1 und 50 Stück. Sie legen Geometrie, Material, Toleranz von ±0,01 mm Klassen-, Abschluss- und funktionale Anforderungen vor der Freigabe. Insgesamt Entwicklungszeit für Prototypen beträgt in der Regel 3 bis 10 Werktage, je nach Komplexität des Teils und der Auslastung der Werkstatt.

Wenn Sie überlegen, ob CNC das richtige Verfahren für Ihre nächste Designiteration ist, liegt das größte Risiko nicht in der Maschine. Es besteht vielmehr darin, unvollständige oder mehrdeutige Spezifikationen zu übermitteln. Die folgenden Entscheidungen sorgen dafür, dass Ihr Prototyp im Zeitplan bleibt.

In diesem Artikel:

Was die CNC-Prototypenfertigung umfasst

Wenn CNC den 3D-Druck übertrifft

Vor der Angebotserstellung zu klärende Spezifikationen

Fehler, die Tage kosten

Fragen, die Sie vor der Bestellung stellen sollten

Was die CNC-Prototypenfertigung eigentlich umfasst

Die CNC-Prototypenfertigung umfasst drei Kernprozesse: 3-Achsen- oder 5-Achsen-Fräsen, CNC-Drehen, sowie das hybride Fräs-Drehen. Bei jedem dieser Verfahren wird Material von einer massiven Stange oder Platte abgetragen.

Fräsen bewältigt Taschen, mehrseitige Merkmale, Innengewinde und komplexe Geometrien. Drehen stellt achsensymmetrische Bauteile wie Wellen, Kupplungen und Gehäuse her. Fräs-Dreh-Zentren vereinen beide Bearbeitungsvorgänge in einer Aufspannung, was bei Teilen, die sowohl Innen- als auch Außenkonturen aufweisen, Zeit bei der Aufspannung spart.

Für einen ersten Prototyp reichen 3-Achsen-Fräsbearbeitungen für die meisten mechanischen Bauteile aus. Eine 5-Achsen-Bearbeitung ist erforderlich, wenn das Bauteil Hinterschneidungen, steile zusammengesetzte Winkel oder Merkmale auf mehr als drei Flächen in einem einzigen Arbeitsgang aufweist.

Wann CNC die bessere Wahl ist

Das Materialverhalten ist der entscheidende Faktor. Gedruckte Teile sehen zwar auf den ersten Blick korrekt aus, erreichen jedoch selten die Ermüdungsfestigkeit, die Wärmebeständigkeit oder die Schlagzähigkeit von bearbeiteten Teilen. Aluminium 6061-T6, Edelstahl 304L oder PEEK.

Toleranz ist der zweite Faktor. Bearbeitete Prototypen weisen in der Regel eine Toleranz von ±0,01 mm bis ±0,025 mm pro Merkmal auf. Bei FDM-Drucken kommt es häufig zu Abweichungen von ±0,1 mm oder mehr, was zu Fehlern bei der Montage führen kann.

Wenn Ihr Prototyp vor der endgültigen Festlegung des Designs Falltests, Temperaturwechselprüfungen oder Dauerbelastungen bestehen muss, erhalten Sie durch die maschinelle Bearbeitung ein Bauteil, das sich wie die Serienversion verhält.

Vor der Angebotserstellung zu klärende Spezifikationen

Die häufigste Ursache für Verzögerungen bei der Angebotserstellung und Nacharbeiten sind Unklarheiten in der Zeichnung. Bitte überprüfen Sie diese Parameter, bevor Sie etwas versenden:

Wenn diese fünf Elemente in einer übersichtlichen Zeichnung oder Stückliste zusammengefasst werden, kann die Fertigung den Auftrag in einem einzigen Schritt kalkulieren. YPMFG unterstützt Prototypenprojekte, bei denen die Spezifikationen vor dem ersten Schnitt auf ihre Vereinbarkeit mit den Fertigungsmöglichkeiten überprüft werden müssen. Sie können CAD-Dateien und eine kurze Anforderungsliste für ein Prüfung der Fertigungsfreundlichkeit bevor man sich festlegt.

Fehler, die die Entwicklung eines Prototyps verlangsamen

Versendung einer 3D-Datei ohne Maßangaben. Die Fertigung muss raten, was entweder zu einer Überbearbeitung (Mehrkosten) oder zu einer Unterbearbeitung (Nacharbeit) führt.

Die Wahl eines Werkstoffs, der sich in dünnen Schichten nur schwer bearbeiten lässt. So erhöht beispielsweise Edelstahl 316L mit einer Wandstärke von 2 mm das Risiko einer Durchbiegung während des Schneidvorgangs.

20 Einheiten auf einmal zu bestellen, ohne zuvor ein einzelnes Teil zu testen. Ein Test mit einem einzigen Stück deckt Probleme bei der Werkstückaufspannung, dem Spanabtransport und der Zykluszeit frühzeitig auf.

Die Gewindeeingriffstiefe wird außer Acht gelassen. Ein Eingriff von 2 mm bei einem M6-Befestigungselement mag auf dem Papier ausreichen, kann jedoch bei Vibrationen zum Abrutschen des Gewindes führen.

Jeder dieser Fehler verlängert Ihren Zeitplan um 1 bis 5 Werktage. Ein kurzer Technische Überprüfung aus Ihrem Geschäft fängt sie ab, bevor das Material zugeschnitten wird.

Fragen, die Sie vor der Bestellung stellen sollten

Wie viele Einheiten brauche ich eigentlich zu diesem Zeitpunkt?

Ein bis drei Exemplare dienen zur Überprüfung der Geometrie und Passgenauigkeit. Zehn bis fünfzig Exemplare werden für funktionelle Belastungstests verwendet. Die Bestellung von 200 Exemplaren, bevor das Design endgültig feststeht, ist eine Kostenfalle.

Welche Toleranz soll ich in der Zeichnung angeben?

Passen Sie die Toleranz an die jeweilige Funktion an. Für einen Gehäuseaufbau sind möglicherweise ±0,05 mm erforderlich. Für einen Lagersitz sind möglicherweise ±0,01 mm erforderlich. Legen Sie nicht für das gesamte Bauteil die engste Toleranz fest.

Wie wird das fertige Teil im Betrieb geprüft?

Fragen Sie nach einem CMM-Prüfbericht, einem optischen Scan oder einer Go/No-Go-Lehrenprüfung. Klären Sie, ob der Prüfbericht im Angebot enthalten ist oder separat in Rechnung gestellt wird.

Brauche ich vor dem Schneiden eine DFM-Prüfung?

Wenn die Bauteile dünne Wände, tiefe Aussparungen oder enge Innengewinde aufweisen, werden bei einem DFM-Check Probleme bereits im Bildschirm angezeigt, solange diese noch leicht zu beheben sind.

So erstellen Sie Ihren Prototyp richtig

Das Ziel eines Prototyp in Kleinserie Ziel ist es, Risiken bei der Konstruktion und Fertigung zu erkennen, solange deren Behebung noch kostengünstig ist. Legen Sie Material, Toleranzen, Oberflächenbeschaffenheit und Prüfkriterien fest. Senden Sie eine fehlerfreie CAD-Datei mit allen Bemaßungen. Fordern Sie anschließend eine schnelle Prüfung der Herstellbarkeit an, damit die Fertigung Probleme bereits vor dem ersten Schnitt erkennen kann.

YPMFG übernimmt CNC-Prototypenprojekte – vom einzelnen Testteil bis hin zu einer Charge von 50 Stück. Senden Sie uns Ihre Zeichnung und Ihre Spezifikationsliste, um ein Angebot sowie eine Prüfung der Fertigungsmachbarkeit anzufordern.