AM-Nachbearbeitung: Benchmarking alternativer Technologien

Die additive Fertigung (AM) hat die Fertigungslandschaft grundlegend verändert und bietet eine beispiellose Designfreiheit, Materialeffizienz und schnelle Produktionszeiten. Trotz dieser Vorteile bleibt die Nachbearbeitung ein entscheidender Aspekt, um die gewünschte Oberflächengüte, Genauigkeit und Funktionalität von AM-Teilen zu gewährleisten. Da eine Vielzahl von Nachbearbeitungstechnologien zur Verfügung steht, ist es wichtig, deren Möglichkeiten und Grenzen zu kennen. In diesem Artikel vergleichen wir verschiedene Nachbearbeitungstechnologien und erläutern, warum die Massennachbearbeitungstechnologien die beste und effizienteste Lösung sind.

Ein Überblick

Die Nachbearbeitung umfasst verschiedene Techniken zur Verbesserung der Oberflächenqualität, der Maßhaltigkeit und der mechanischen Eigenschaften von gedruckten Teilen. Es gibt vier gängige Nachbearbeitungstechnologien: manuelle Nachbearbeitung, CNC-Bearbeitung, chemische Nachbearbeitung und Massen-Nachbearbeitungstechnologien

Manuelle Nachbearbeitung

Die manuelle Nachbearbeitung ist ein traditionelles AM-Nachbearbeitungsverfahren, das manuelles Schleifen, Schleifen und Polieren umfasst, um die gewünschte Oberflächengüte zu erreichen. Zu den wichtigsten Vorteilen der manuellen Endbearbeitung gehört die Möglichkeit, präzise, kundenspezifische Oberflächen zu erzielen, die mit automatisierten Methoden nur schwer zu erreichen sind, sowie die Möglichkeit, Fehler oder Unvollkommenheiten am Teil schnell zu erkennen und zu korrigieren. Allerdings kann die manuelle Endbearbeitung auch zeit- und arbeitsaufwändig sein, was zu höheren Kosten und geringerer Effizienz führt. Darüber hinaus kann die Konsistenz der Endbearbeitung von Teil zu Teil variieren, je nach den Fähigkeiten und der Erfahrung des Bedieners. Daher kann die manuelle Endbearbeitung für kleine oder kundenspezifische Projekte geeignet sein, bei denen es auf Präzision ankommt, ist aber aufgrund des Zeit- und Arbeitsaufwands nicht unbedingt ideal für die Großserienproduktion.

CNC-Bearbeitung

Die CNC-Bearbeitung ist ein subtraktiver Fertigungsprozess, der als Nachbearbeitungsmethode für AM-Teile eingesetzt werden kann. Zu den wichtigsten Vorteilen der CNC-Bearbeitung gehört die Fähigkeit, selbst bei komplexen Geometrien eine hohe Präzision und Genauigkeit zu erreichen. CNC-Maschinen sind außerdem in hohem Maße anpassbar und können eine breite Palette von Materialien verarbeiten, darunter Metalle, Kunststoffe und Keramik. Außerdem kann die CNC-Bearbeitung automatisiert werden, was die Arbeitskosten senkt und die Produktionseffizienz erhöht. Es gibt jedoch auch einige Nachteile der CNC-Bearbeitung als Nachbearbeitungsmethode für AM-Teile. Einer der Hauptnachteile sind die hohen Kosten für Ausrüstung und Einrichtung, die für einige Hersteller eine Einstiegshürde darstellen können. Außerdem eignet sich die CNC-Bearbeitung möglicherweise nicht für Teile mit komplizierten inneren Merkmalen oder feinen Details.

Chemische Endbearbeitung

Die chemische Endbearbeitung ist eine Nachbearbeitungsmethode, bei der AM-Teile mit chemischen Lösungen behandelt werden, um die Oberflächenbeschaffenheit oder die Eigenschaften des Teils zu verändern. Zu den wichtigsten Vorteilen der chemischen Endbearbeitung gehören die Möglichkeit, präzise und gleichmäßige Oberflächen bei komplexen Geometrien zu erzielen, sowie die Möglichkeit, die Materialeigenschaften des Teils zu verändern, z. B. die Korrosionsbeständigkeit oder Biokompatibilität. Es gibt jedoch auch einige Nachteile bei der Verwendung der chemischen Endbearbeitung als Nachbearbeitungsmethode für AM-Teile. Einer davon ist, dass die Wirksamkeit der chemischen Endbearbeitung von Faktoren wie dem Material des Teils und den verwendeten Chemikalien abhängen kann, was es schwierig machen kann, bei verschiedenen Teilen oder Anwendungen einheitliche Ergebnisse zu erzielen. Darüber hinaus eignet sich die chemische Endbearbeitung möglicherweise nicht für Teile, die präzise Toleranzen erfordern oder komplexe innere Merkmale aufweisen, da die chemischen Lösungen diese Bereiche möglicherweise nicht durchdringen oder erreichen können. Insgesamt kann das chemische Finishing zwar eine effektive und kosteneffiziente Nachbearbeitungsmethode für additiv gefertigte Teile sein, doch müssen die möglichen Nachteile und Grenzen dieses Ansatzes sorgfältig bedacht werden.

Technologien für das Mass Finishing

Technologien für das Massenfinish, wie z. B. Vibrations- und Zentrifugalfinish, nutzen abrasive Medien und mechanische Energie, um gedruckte Teile zu glätten und zu polieren. Diese Verfahren sind hochgradig skalierbar und in der Lage, große Mengen von Teilen gleichzeitig zu bearbeiten. Sie sind außerdem vielseitig und können mit verschiedenen Materialien und Teilegeometrien arbeiten. Darüber hinaus sind Mass Finishing-Technologien kostengünstig, schnell und umweltfreundlich.

Warum Mass Finishing?

Mass Finishing-Technologien bieten mehrere Vorteile gegenüber anderen Nachbearbeitungsmethoden, was sie zur bevorzugten Wahl für AM-Teile macht.

Skalierbarkeit

Skalierbarkeit ist aus mehreren Gründen wichtig. Erstens ermöglicht die Massennachbearbeitung die Behandlung einer großen Anzahl von Teilen auf einmal, wodurch der Zeit- und Arbeitsaufwand für die Nachbearbeitung im Vergleich zur Behandlung einzelner Teile erheblich reduziert werden kann. Dies kann die Gesamteffizienz verbessern und die Produktionskosten senken. Außerdem gewährleistet das Massenfinish gleichbleibende Finishing-Ergebnisse für eine große Charge von Teilen, was mit manuellen oder individuellen Finishing-Methoden nur schwer zu erreichen ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Teile die vorgegebenen Anforderungen an Oberflächengüte, Rauheit und andere wichtige Parameter erfüllen.

Die gleichzeitige Behandlung einer großen Charge von Teilen kann auch dazu beitragen, die Variabilität im Endbearbeitungsprozess zu verringern, da jedes Teil auf die gleiche Weise und für die gleiche Dauer behandelt wird. Dies kann dazu beitragen, das Risiko von Mängeln oder Unregelmäßigkeiten bei den fertigen Teilen zu verringern.

Die Skalierbarkeit der Gleitschleiftechnik macht sie auch zu einer kosteneffizienten Methode für die Bearbeitung einer großen Anzahl von Teilen, da die Kosten pro Teil mit zunehmender Losgröße sinken. Dies ist besonders wichtig für Branchen wie die Luft- und Raumfahrt und die Automobilindustrie, in denen große Mengen von Teilen benötigt werden.

Materialkompatibilität

Gleitschleiftechnologien eignen sich für eine Vielzahl von Materialien, darunter Metalle, Polymere und Keramiken. Diese Vielseitigkeit ermöglicht es den Herstellern, eine einzige Nachbearbeitungsmethode für verschiedene AM-Anwendungen zu verwenden, was den Produktionsprozess vereinfacht. Durch die Verwendung einer einzigen Nachbearbeitungsmethode für mehrere Materialien können Hersteller den Bedarf an separaten Geräten oder Prozessen für jedes Material reduzieren. Dies kann dazu beitragen, die Kosten für die Ausrüstung, den Platzbedarf und den Wartungsbedarf zu senken.

Die Verwendung einer einzigen Nachbearbeitungsmethode für mehrere Materialien kann auch zur Verbesserung der Prozesssteuerung und -konsistenz beitragen. Hersteller können ein standardisiertes Verfahren für die Endbearbeitung entwickeln, das auf verschiedene Materialien angewandt werden kann, wodurch die Variabilität verringert und die Gesamtqualität verbessert wird.

Darüber hinaus kann die Standardisierung auf ein einziges Nachbearbeitungsverfahren dazu beitragen, die Gesamteffizienz zu steigern, indem der Bedarf an zusätzlichen Geräten reduziert, die Rüstzeiten verringert und der Nachbearbeitungsprozess rationalisiert wird. Dies kann den Herstellern helfen, Teile schneller und zu geringeren Kosten zu produzieren.

Mass Finishing-Technologien können an verschiedene Formen und Größen von Teilen angepasst werden, was sie zu einer vielseitigen Nachbearbeitungsmethode für verschiedene AM-Anwendungen macht. Das bedeutet, dass die Hersteller die Massennachbearbeitung für eine Vielzahl von Teilen einsetzen können, unabhängig von deren Material, Form oder Größe.

Gleichmäßigkeit und Konsistenz

Mit den Technologien des Mass Finishing lassen sich bei komplexen Teilegeometrien einheitliche Oberflächen erzielen, auch in schwer zugänglichen Bereichen. Diese Einheitlichkeit stellt sicher, dass alle Teile die geforderten Spezifikationen erfüllen, was die Produktqualität verbessert und den Bedarf an zusätzlichen Nachbearbeitungsprozessen reduziert.

AM-Teile haben oft komplexe Geometrien mit schwer zugänglichen Bereichen, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer zu bearbeiten sind. Mit Massendruckverfahren können jedoch gleichmäßige Oberflächen auf dem gesamten Teil erzielt werden. Die Erzielung gleichmäßiger Oberflächengüten bei komplexen Geometrien ist entscheidend für die Gewährleistung der Produktqualität. Durch die Erzielung gleichmäßiger Ergebnisse bei der Endbearbeitung kann mit Hilfe von Massendruckverfahren sichergestellt werden, dass alle Teile die geforderten Spezifikationen für Oberflächengüte, Rauheit und andere wichtige Parameter erfüllen.

Massendruckgussverfahren können auch dazu beitragen, die Variabilität der Endbearbeitungsergebnisse zu verringern, selbst bei komplexen Geometrien. Dies kann dazu beitragen, das Risiko von Defekten oder Unstimmigkeiten bei den fertigen Teilen zu verringern und die Gesamtqualität zu verbessern. Die Erzielung gleichmäßiger Oberflächengüten bei komplexen Geometrien kann den Bedarf an zusätzlichen Nachbearbeitungsprozessen, wie z. B. Handfinish oder Nachbearbeitung, verringern. Dies kann dazu beitragen, den Zeit- und Kostenaufwand für die Endbearbeitung zu verringern und die Produktionseffizienz insgesamt zu verbessern.

Sie kann auch die Ästhetik der fertigen Teile verbessern und sie optisch ansprechender machen. Dies kann besonders wichtig sein für Produkte, die für den Verbraucher bestimmt sind, oder für Teile, die im Endprodukt sichtbar sein werden.

Geringere Arbeitskosten

Massenveredelungstechnologien sind weitgehend automatisierte Prozesse, die nur minimale manuelle Eingriffe erfordern, was die Arbeitskosten und das Potenzial für menschliche Fehler reduziert. Die Automatisierung von Massenveredelungstechnologien kann auch die Effizienz steigern, da die Maschinen kontinuierlich, ohne Pausen oder Unterbrechungen arbeiten können. Dies kann dazu beitragen, den Zeit- und Kostenaufwand für die Endbearbeitung zu verringern und die Produktionseffizienz insgesamt zu verbessern.

Massenveredelungstechnologien können auch Qualitätskontrollfunktionen wie Sensoren und Feedback-Mechanismen enthalten, die Fehler oder Abweichungen im Veredelungsprozess erkennen und korrigieren können. Dadurch wird das Potenzial für menschliche Fehler weiter reduziert und die Produktqualität insgesamt verbessert.

Partnerschaft & Zusammenarbeit

Bei der Auswahl eines Anbieters von Technologien für die Nachbearbeitung von Massengütern ist es wichtig, einen Anbieter zu finden, der über die nötige Erfahrung in der Prozessentwicklung und -optimierung verfügt, die für die Erzielung wiederholbarer Endergebnisse unerlässlich ist. Erfahrene Ingenieure sollten in der Lage sein, eng mit den Kunden zusammenzuarbeiten, um maßgeschneiderte Nachbearbeitungslösungen zu entwickeln, die die Zykluszeiten optimieren, den Ausschuss minimieren und die gewünschte Oberflächengüte und Maßhaltigkeit gewährleisten.

Die Lieferanten sollten sich auch auf einen hervorragenden Kundensupport konzentrieren und eine Reihe von Dienstleistungen anbieten, darunter die Installation von Anlagen, Schulungen, Wartung und Fehlerbehebung. Ein solches Engagement für die Kundenzufriedenheit stellt sicher, dass sich die Kunden auf den gewählten Lieferanten verlassen können, wenn es um kontinuierliche Unterstützung und Fachwissen geht.

Der gewählte Lieferant sollte auch über Fachwissen verfügen, das eine breite Palette von Massendruckverfahren abdeckt. Durch das Angebot eines umfassenden Produkt- und Dienstleistungsportfolios wird der Lieferant zu einer zentralen Anlaufstelle für die vielfältigen Nachbearbeitungsanforderungen seiner Kunden.

Es ist auch von Vorteil, wenn der von Ihnen gewählte Anbieter von Nachbearbeitungstechnologien für die Massenfertigung eine breite Palette von Schleifmitteln und Finishing Compounds anbietet, die speziell auf die Anforderungen von AM-Anwendungen zugeschnitten sind. Durch das Verständnis der einzigartigen Eigenschaften verschiedener Materialien und Teilegeometrien sollte ein Anbieter in der Lage sein, maßgeschneiderte Technologie-/Medienlösungen anzubieten, die eine optimale Oberflächengüte erzielen und gleichzeitig die Integrität der Teile bewahren.

Dieser Bericht wurde von Colin Spellacy, Head of Sales, AM Solutions UK, verfasst.

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