Ratgeber und Wissen: Mechanische Anarbeitung in der Produktion

Die mechanische Anarbeitung ist in der modernen Metallverarbeitung und Blechbearbeitung unverzichtbar. Durch die Kombination von thermischen Schneidverfahren wie Plasma-, Laser- oder Brennschneiden mit mechanischen Prozessen wie Bohren, Gewinde schneiden lassen und Senken, bieten multifunktionale Schneidanlagen neue Möglichkeiten. Diese Anlagen sind mit CNC-Steuerungen ausgestattet und bieten signifikante Vorteile gegenüber traditionellen Methoden.

Mit multifunktionalen Schneidanlagen lassen sich mehrere Bearbeitungsschritte auf einer Maschine durchführen. Dies führt zu einer deutlichen Zeitersparnis und Kostenreduzierung. Die Präzision und Wiederholgenauigkeit bei der Bohrbearbeitung und anderen mechanischen Prozessen steigen. Unternehmen aus verschiedenen Branchen nutzen die vielseitigen Anwendungsbereiche dieser Technologie.

Um das Potenzial dieser Schneidanlagen voll auszuschöpfen, müssen Herausforderungen überwunden werden. Die Auswahl der richtigen Werkzeuge, die Beachtung von Sicherheitsaspekten und die Qualifikation des Bedienpersonals sind entscheidend. Nur wenn diese Faktoren beachtet werden, können Unternehmen die Vorteile der mechanischen Anarbeitung voll ausschöpfen und ihre Produktionsprozesse optimieren.

Multifunktionale Schneidanlagen: Vorteile und Herausforderungen

In der modernen Metallverarbeitung und Blechbearbeitung gewinnen multifunktionale Schneidanlagen zunehmend an Bedeutung. Sie bieten eine Vielzahl von Bearbeitungsmöglichkeiten, die weit über das reine Schneiden hinausgehen. Durch die Integration von Bohren, Gewindeschneiden, Markieren und anderen Prozessen in einer Maschine lassen sich komplexe Bauteile effizient und präzise herstellen.

Funktionsweise und Einsatzgebiete von Multifunktions-Schneidanlagen

Das Herzstück einer multifunktionalen Schneidanlage ist die CNC-Steuerung, die eine präzise Koordination der verschiedenen Werkzeuge ermöglicht. Über einen Werkzeugwechsler können unterschiedliche Bearbeitungsköpfe automatisch gewechselt werden. So lassen sich beispielsweise Plasmaschneiden, Laserschneiden und Autogenschneiden mit Bohren, Gewinden und Anreißen kombinieren. Durch diese Vielseitigkeit eignen sich die Anlagen für ein breites Spektrum an Materialien und Anwendungen in der Metallverarbeitung.

Potenziale und Grenzen kombinierter Schneid- und Bohrsysteme

Die Integration mehrerer Bearbeitungsschritte in einer Anlage bietet erhebliche Vorteile in Bezug auf Produktivität, Flexibilität und Präzision. Teile können in einem Durchgang komplett bearbeitet werden, ohne zeitaufwendiges Umspannen oder Transportieren zwischen verschiedenen Maschinen. Allerdings erfordern multifunktionale Systeme auch eine sorgfältige Planung und Abstimmung der Prozesse. Die Stabilität der Maschine, die Genauigkeit der Werkzeuge und die Programmierung der CNC-Steuerung müssen auf die jeweiligen Anforderungen abgestimmt sein. Auch die Eigenschaften und Dicken der zu bearbeitenden Werkstoffe setzen Grenzen für die Einsatzmöglichkeiten kombinierter Schneid- und Bohranlagen.

Trotz der genannten Herausforderungen bieten multifunktionale Schneidanlagen ein enormes Potenzial für eine effiziente und qualitativ hochwertige Fertigung in der Blechbearbeitung und Metallverarbeitung. Durch die Reduzierung von Durchlaufzeiten, Ausschuss und Nacharbeit können die Anlagen einen wichtigen Beitrag zur Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen leisten.

10 Tipps für den wirtschaftlichen Einsatz von multifunktionalen Schneidmaschinen

Multifunktionale Schneidmaschinen bieten viele Möglichkeiten, um die Produktionsprozesse zu verbessern und Kosten zu sparen. Es gibt jedoch wichtige Faktoren, die beachtet werden müssen, um das volle Potenzial dieser Anlagen zu nutzen. Hier sind 10 Tipps für den wirtschaftlichen Einsatz von multifunktionalen Schneidmaschinen:

1. Wählen Sie die richtige Maschinenkonfiguration für Ihre Anwendungen und Materialien.
2. Schulen Sie Ihre Mitarbeiter umfassend im Umgang mit der Anlage und den Schneidprozessen.
3. Nutzen Sie die Möglichkeiten der Automatisierung, um Rüstzeiten zu minimieren und die Effizienz zu steigern.
4. Optimieren Sie die Schachtelpläne, um den Materialverbrauch zu reduzieren und die Teileausbeute zu maximieren.
5. Setzen Sie auf eine leistungsfähige CAD/CAM-Software, die eine einfache Programmierung und Simulation ermöglicht.
6. Achten Sie auf eine regelmäßige Wartung und Reinigung der Anlage, um die Lebensdauer zu verlängern und die Schnittqualität zu sichern.
7. Wählen Sie die richtigen Schneiddüsen und -parameter für jedes Material und jede Dicke.
8. Nutzen Sie Niederhalter oder andere Sicherheitssysteme, um ein Verrutschen des Materials beim Bohren zu verhindern.
9. Implementieren Sie eine Bohrerbruchkontrolle oder überwachte CNC-Achse, um Schäden vorzubeugen.
10. Analysieren Sie regelmäßig die Prozessdaten, um Engpässe zu identifizieren und die Leistung kontinuierlich zu verbessern.

Sicherheit und Stabilität beim Bohren auf Schneidtischen

Beim Bohren auf Schneidtischen ist es entscheidend, die Sicherheit und Stabilität des Prozesses zu gewährleisten. Niederhalter spielen hierbei eine zentrale Rolle, da sie das Material sicher fixieren und ein Verrutschen während des Bohrens verhindern. Unebenheiten auf der Tischoberfläche, die durch Schlacke oder Brennspuren entstehen können, beeinträchtigen die Präzision und sollten regelmäßig beseitigt werden.

Eine Bohrerbruchkontrolle oder überwachte CNC-Achse kann dazu beitragen, Schäden an Werkzeugen und Maschinen zu vermeiden. Bei größeren Bohrerdurchmessern empfiehlt sich zudem eine angepasste Bohrerkühlung, die jedoch auf das jeweilige Schneidverfahren abgestimmt sein muss. Die Materialauflage sollte ausreichend stabil sein, um Durchbiegungen zu minimieren und eine hohe Bohrleistung zu ermöglichen.

Wartung, Präzision und Programmierung als Schlüsselfaktoren

Regelmäßige Wartung und Reinigung der multifunktionalen Schneidanlage sind unerlässlich, um eine hohe Schnittqualität und Präzision dauerhaft sicherzustellen. Verschleiß an Komponenten wie Düsen, Elektroden oder Führungen kann die Leistung beeinträchtigen und sollte frühzeitig erkannt und behoben werden. Eine präzise Kalibrierung der Achsen und Sensoren trägt ebenfalls zur Genauigkeit bei.

Die Programmierung der Bohr- und Gewindelöcher erfolgt in der Regel über eine CAD/CAM-Software. Eine benutzerfreundliche Oberfläche und leistungsstarke Funktionen zur Simulation und Optimierung der Bearbeitungspfade können die Rüstzeiten verkürzen und die Produktivität steigern. Auch die Fähigkeiten der CNC-Steuerung und das Know-how der Bediener sind entscheidende Faktoren für die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses.

Verbreitung und Varianten von Multischneidanlagen

Im DACH-Raum sind multifunktionalen Schneidanlagen etwa 2-3% verbreitet. Dies deutet auf ein großes Marktpotenzial hin. Die genaue Bestimmung des Verbreitungsgrades ist jedoch schwierig. Es gibt Anlagen, die auf Schneidportalen basieren und solche, die ursprünglich für Bohr- und nachträglich für Schneidanwendungen konzipiert wurden. Diese unterscheiden sich in Aufbau und Einsatzgebieten.

Portalbauweise-Anlagen sind oft auf das Konturschneiden großer Bauteile spezialisiert. Ständerbauweise-Maschinen hingegen konzentrieren sich auf spanabhebende Bearbeitung. Sie bieten eine Vielfalt an Bearbeitungsmöglichkeiten:

• Bohren
• Senken
• Gewindeschneiden
• Reiben
• Drehen
• Fräsen

Hohe Präzision und Spezialwerkzeuge ermöglichen effiziente Durchführung komplexer Produktionsschritte. Diese umfassen Passungen bohren, Bolzenschweißen und Gewindenieten. Die Fertigung deckt eine Vielzahl von Anforderungen und Teilegrößen ab, einschließlich Sonderanfertigungen.

Unsere Expertise in der Materialvorbereitung für die Laserbearbeitung garantiert präzise und hochwertige Bearbeitung. Zuverlässigkeit, Kompetenz und Qualität sind unsere Werte.

Die mechanische Anarbeitung ist ein wichtiger Prozess für eine makellose Endqualität. Sie umfasst Schritte wie Entgraten und Glätten. Diese Maßnahmen verbessern die Qualität der bearbeiteten Teile, sodass sie den Anforderungen entsprechen.

Herausforderungen beim thermischen Schneiden: Verwerfungen und Spannungen

Das thermische Schneiden von Konturteilen, wie durch Plasma-, Laser- oder Brennschneiden, bringt Herausforderungen mit sich. Hohe Temperaturen und ungleichmäßige Wärmeverteilung im Werkstück können Materialverwerfungen und thermische Verspannungen verursachen. Je mehr Wärmeenergie eingebracht wird, desto stärker verformt sich das Material. Dies führt zu Unebenheiten und Verformungen der Zuschnitte.

Die entstehenden Spannungen und Aushärtungen im Material verursachen Verzug und Unebenheiten. Diese beeinträchtigen nachfolgende Prozesse wie das Kanten oder Verschweißen. Unternehmen mussten oft mehr als 1 Million Euro für Investitionen in das Richten von Brennschneidteilen aufwenden. Dies war nötig, um Reklamationen und Qualitätsmängel zu vermeiden, besonders bei hochpreisigen Brennteilen im Wert von 20.000 Euro oder mehr.

Ursachen und Auswirkungen von Verformungen durch Brennschnitte

Die Hauptursachen für Materialverwerfungen und thermische Verspannungen beim Brennschneiden sind die hohe Wärmeeinbringung und die damit verbundenen Gefügeveränderungen im Werkstoff. Die lokale Erwärmung dehnt das Material aus, während die umliegenden Bereiche diese Ausdehnung behindern. Dadurch entstehen komplexe Spannungszustände, die zu plastischen Verformungen und Verzug führen können.

Die Auswirkungen dieser Verformungen sind vielfältig und können die gesamte Prozesskette beeinflussen:

• Verschlechterte Schnittqualität und Maßhaltigkeit
• Erschwerte Handhabung und Positionierung in Folgeprozessen
• Erhöhter Aufwand für Nacharbeit und Richtoperationen
• Einschränkungen bei der konstruktiven Gestaltung und Tolerierung
• Erhöhtes Risiko von Ausschuss und Reklamationen

Um diese Herausforderungen zu meistern, sind Lohnschneider gefordert, geeignete Maßnahmen zur Minimierung und Kompensation von thermisch bedingten Verformungen zu ergreifen. Dazu zählen neben der Optimierung der Schneidparameter und -strategien vor allem wirksame Richtverfahren wie das Flammrichten, hydraulische Pressen oder Walzenrichten. Diese müssen an die jeweiligen Materialdicken und Bauteilgeometrien angepasst werden.

Richtmethoden für thermisch verbogene Zuschnitte

Beim thermischen Schneiden von Blechen, insbesondere durch Brennschnitt, entstehen oft unerwünschte Verwerfungen und Spannungen. Verschiedene Richtverfahren können diese Verformungen korrigieren und die Ebenheit der Zuschnitte wiederherstellen. Die Wahl der Methode hängt von der Materialdicke, der Blechgröße und der geforderten Präzision ab.

Flammrichten – Erfahrung und Geschick gefragt

Flammrichten ist eine bewährte Technik für das Richten thermisch verbogener Bleche. Dabei werden Wärmeimpulse mit einer Brennerflamme eingebracht, um Spannungen abzubauen und Verformungen zu korrigieren. Erfahrung und Geschick sind bei diesem Verfahren entscheidend, da die Wärmeeinbringung präzise gesteuert werden muss.

Hydraulische Pressen – Punktgenau, aber zeitaufwendig

Hydraulische Richtpressen ermöglichen eine punktgenaue Krafteinleitung, um Spannungen und Verformungen auszugleichen. Das Werkstück wird zwischen Grundplatte und Pressstempel positioniert und mit hohem Druck beaufschlagt. Diese Methode ist besonders für dickere Bleche geeignet, korrigiert aber Verwerfungen präzise und ist zeitaufwendig.

Walzenrichten – Effizient und präzise für dünnere Materialien

Das Walzenrichten ist effizient für dünnere Bleche bis 50 mm Materialdicke. Das Blech wird durch wechselnde Biegungen zwischen Walzen schrittweise gerichtet. Prozessparameter wie Walzenabstand, Anzahl der Walzenstiche und Vorschubgeschwindigkeit sind entscheidend für die Ergebnisse.

Die Auswahl des richtigen Richtverfahrens hängt von den spezifischen Bedingungen ab. Oft werden auch Kombinationen von Technologien eingesetzt, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Vergleich der Richtverfahren: Vor- und Nachteile

Die Auswahl des richtigen Verfahrens für thermisch zugeschnittene Konturteile ist entscheidend. Walzenrichten und hydraulische Pressen haben jeweils Vor- und Nachteile. Es ist wichtig, die Materialeignung, die Richtgenauigkeit und die Blechstärke zu beachten.

Walzenrichten vs. hydraulische Presse – Unterschiede und Einsatzkriterien

Walzenrichtmaschinen sind ideal für dünne Materialien bis 50 mm und Teilebreiten bis 2 m. Experten raten zu mindestens 11 bis 13 Walzen für die beste Genauigkeit. Das Walzen ist automatisierbar und einfach zu lernen, ohne langjährige Erfahrung.

Hydraulische Pressen sind für dicke Bleche bis 200 mm geeignet. Sie sind jedoch schwieriger zu bedienen und erfordern Erfahrung für die richtige Genauigkeit.

Die Materialeignung ist bei der Verfahrensauswahl entscheidend. Walzenrichten erfordert Werkstoffe mit mindestens 5% Bruchdehnung. Gehärtete Materialien sind schwierig zu walzenrichten. Weiche Metalle wie Aluminium können sich abreiben.

Was sich biegen lässt, lässt sich auch richten. Bei unbekannten Werkstoffen sind Versuche zur Ermittlung der Richtparameter ratsam.

Die Investition in Richtmaschinen kann über 1 Mio. Euro betragen. Sie können jedoch langfristig Kosten sparen und die Wettbewerbsfähigkeit steigern.

Mechanische Anarbeitung: Aluminium effektiv umformen

Die mechanische Bearbeitung von Aluminium, wie Kaltumformung, Biegen oder Abkanten, erfordert besondere Vorsicht. Der Zustand der Aluminiumlegierung beeinflusst die Umformbarkeit stark. Aluminium ist im weichen Zustand, wie bei H111, am einfachsten zu formen. Mit zunehmender Festigkeit wird die Formbarkeit jedoch geringer.

Bedeutung des Lieferzustands und Werkstoffzustands für die Umformbarkeit

Um enge Biegeradien zu erreichen, sind weiche Aluminiumausführungen ideal. Für höhere Festigkeiten sind rückgeglühte Zustände wie H22 oder H24 besser geeignet. Die Auswahl des Lieferzustands ist für den Erfolg der Aluminiumbearbeitung entscheidend.

Wahl des richtigen Biegeradius und Beachtung von Normvorgaben

Die Auswahl des Biegeradius hängt vom Werkstoffzustand und den Anforderungen des Endprodukts ab. Zu enge Radien können zu Materialversagen führen. Normen definieren Mindestwerte für die mechanischen Eigenschaften. Dies kann bei gleichen Legierungen in unterschiedlichen Zuständen zu unterschiedlichen Umformverhalten führen.

Unser Expertenteam bei thyssenkrupp Schulte verfügt über mehr als 125 Jahre Erfahrung in der Anarbeitung von Aluminium, Messing, Kupfer und Bronze. Wir beraten Sie gerne bei der Auswahl des optimalen Lieferzustands und Biegeradius für Ihre spezifische Anwendung.

Die Beachtung dieser Faktoren und die Zusammenarbeit mit erfahrenen Partnern ermöglicht eine effektive und prozesssichere Aluminiumumformung. So entstehen hochwertige Endprodukte.

Fazit

Die mechanische Anarbeitung von Blechen und Profilen erfordert tiefgehendes Wissen. Es geht um die sorgfältige Abstimmung der Fertigungsprozesse auf die spezifischen Anforderungen. Nur so lassen sich qualitativ hochwertige Ergebnisse erzielen, die technische und wirtschaftliche Ansprüche erfüllen. Die Wahl der richtigen Technologien, Anlagenkomponenten und Werkzeuge ist für hohe Produktivität und Effizienz in der Blechumformung entscheidend.

Neue Anarbeitungsverfahren wie kombinierte Schneid- und Bohranlagen bieten ein großes Potenzial zur Optimierung der Fertigung. Sie erfordern jedoch auch entsprechende Kompetenzen bei Planern und Anwendern. Der Trend zu Digitalisierung und Automatisierung eröffnet neue Chancen, stellt aber auch neue Anforderungen an die Qualifikation der Mitarbeiter.

Ein sorgfältiger Abgleich von technischen, wirtschaftlichen und organisatorischen Faktoren ist für die Nutzung der Potenziale der mechanischen Anarbeitung unerlässlich. Unternehmen, die ihre Fertigungsprozesse ganzheitlich betrachten und kontinuierlich an der Verbesserung ihrer Abläufe arbeiten, werden langfristig erfolgreich sein. Die enge Zusammenarbeit mit erfahrenen Partnern und Lieferanten ist dabei von großer Bedeutung. Sie tragen mit ihrer Expertise dazu bei, innovative Lösungen zu entwickeln und umzusetzen.