Bei der Herstellung von Metallteilen haben Produkt designer möglicher weise mehrere Herstellungs methoden zur Auswahl. Zwei häufig verwendete Optionen sind Gießen und CNC-Bearbeitung. Wie bestimmen Sie jedoch, welche für Ihre spezifische Anwendung am besten geeignet ist? Welche Faktoren sollten Sie bei einer klugen Entscheidung berücksichtigen?
In diesem Artikel werden zwei Methoden zur Metall herstellung beschrieben: CNC-Bearbeitung und Metallguss. Es werden die Vor-und Nachteile jeder Methode erörtert, anhand von Schlüssel faktoren die richtige Methode ausgewählt und die Unterschiede zwischen den beiden Methoden zusammen gefasst.
L Was ist Casting?
L Was ist CNC-Bearbeitung?
L Casting vs. CNC-Bearbeitung: Wie wählt man die richtige Methode?
L Fazit
L Unter Verwendung von HHC für CNC-Bearbeitungs-oder Casting-Projekte
Casting ist ein Herstellungs prozess, bei dem Formen zur Herstellung von Teilen verwendet werden. Es gibt verschiedene Arten von Gieß methoden zur Auswahl, und sie können mit verschiedenen Materialien verwendet werden. Dieser Artikel konzentriert sich jedoch speziell auf den Metallguss und deckt andere Materialien wie Epoxidharz nicht ab, die für Anwendungen wie das Mehrkomponenten-Gießen verwendet werden könnten.
Beim Metallguss wird geschmolzenes Metall in vorgefertigte Formen (manchmal auch als Matrizen bezeichnet) gegossen oder injiziert. Wenn komplexe innere Geometrien oder Hohlräume erforderlich sind, werden Kerne oder Einsätze verwendet. Sobald das Teil abgekühlt und verfestigt ist, werden Reinigung und Bearbeitung durchgeführt, um die gewünschte Oberflächen beschaffenheit zu erreichen. In bestimmten Fällen kann eine zusätzliche CNC-Bearbeitung als Sekundär operation durchgeführt werden, um die gegossene Metall komponente weiter zu verfeinern und engere Toleranzen zu erreichen.
Es stehen verschiedene Metallguss technologien zur Auswahl, und die Auswahl basiert auf Faktoren wie dem gewählten Material, der Größe und Form des Gussteils und anderen spezifischen Attributen. Einige beliebte Gieß methoden umfassen Druckguss, Sandguss, Feinguss und Wachs aus schmelz gießen.
Casting kann verwendet werden, um eine Vielzahl von Teilen herzustellen, wie z. B. Turbinen schaufeln, Zug räder, Auto pedale und Motor zylinder blöcke. Castings finden Anwendungen in verschiedenen Branchen, einschl ießlich Luft-und Raumfahrt, Automobil, Konsumgüter und medizinische Geräte.
Profis
Das Gießen bietet eine breite Palette von Gestaltungs möglichkeiten, die die Schaffung komplexer und einzigartiger Formen ermöglichen, einschl ießlich komplizierter innerer Hohlräume.
Für die Großserien produktion ist das Gießen im Vergleich zur Bearbeitung kosten günstiger. Darüber hinaus ist die Produktions zeit für das Gießen schneller.
Der Einsatz von Mehrweg formen beim Gießen sorgt für eine hohe Wiederholbar keit, da gleich lautende Teile kopien konsequent erstellt werden können.
Casting ist hoch effizient bei der Verwendung von Metallen. Praktisch alle im Prozess verwendeten Metalle werden Teil des Endprodukts. Übers chüssiges Metall oder verschrottete Teile, die während des Gieß prozesses erzeugt werden, können leicht einges chmolzen und recycelt werden.
Nachteile
Während Technologien wie Druckguss und Präzisions-Feinguss eine hohe Präzision bieten können, ist die CNC-Bearbeitung oft eine bessere Wahl, um Präzision und strenge Toleranzen zu erreichen.
Bei kleineren Produktions mengen sind die Kosten pro Teil beim Gießen im Vergleich zur Bearbeitung typischer weise höher.
Die Produktion von Gussteilen nimmt aufgrund der Anforderungen an die Gestaltung und Beschaffung von Formen oft mehr Zeit in Anspruch.
Das Gießen hat Einschränkungen bei der Auswahl der verfügbaren Metall materialien im Vergleich zur CNC-Bearbeitung.
Gussteile erfordern normaler weise zusätzliche Nach bearbeitungs schritte, z. B. das Entfernen von übers chüssigem Guss material oder das Sandstrahlen, um Grate zu entfernen.
Die CNC-Bearbeitung ist eine Herstellungs methode, bei der Cutti verwendet wirdNg Werkzeuge, um Material zu entfernen und die gewünschten Formen zu erreichen. Um den Bearbeitungs prozess zu steuern, werden üblicher weise Computer programme mit G-Code-Anweisungen verwendet, um CNC-Maschinen wie Mühlen, Drehmaschinen und andere Geräte zu führen. Die CNC-Bearbeitung umfasst verschiedene Arten von Prozessen, einschl ießlich Fräsen, Drehen, Bohren und Bohren, je nach spezifischen Anforderungen.
CNC-bearbeitete Teile finden weit verbreitete Anwendungen in verschiedenen Branchen. Sie sind von entscheidender Bedeutung für die Herstellung von Laptop-Gehäusen aus Metall, kleine Komponenten in Smartphones und wesentliche Elemente für Luft-und Raumfahrt-und Automobil teile. Darüber hinaus spielt die CNC-Bearbeitung eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Vorrichtungen, Vorrichtungen und sogar Gießformen.
Profis
In der CNC-Bearbeitung können hochpräzise Teile hergestellt werden, die strenge Qualitäts anforderungen erfüllen und präzise Abmessungen und glatte Oberflächen aufweisen.
Bei der Bearbeitung von einzigartigen oder kleinen Mengen von Teilen ist es oft schneller als der Gieß prozess.
Für die Kleinserien produktion und das Rapid Prototyping hat die CNC-Bearbeitung in der Regel geringere Kosten pro Teil.
Die CNC-Bearbeitung ist mit einer Vielzahl von Metallen kompatibel, was sie zu einem vielseitigen Prozess macht.
Nachteile
Die CNC-Bearbeitung ist weniger geeignet, um innere Hohlräume in Teilen zu erzeugen, und eher auf die Gestaltung externer Geometrien ausgerichtet.
Es ist teuer für die Produktion in großem Maßstab, aber die Kosten pro Teil bleiben unabhängig von der Chargen größe im Vergleich zum Gießen relativ stabil.
Bestimmte Teile mit komplexen Konstruktionen oder bestimmten Materialien erfordern möglicher weise längere Bearbeitungs zeiten, wodurch die CNC-Bearbeitung für die Großserien produktion weniger kosten günstig ist.
Die CNC-Bearbeitung erzeugt im Vergleich zum Gießen mehr Metall abfälle, und der Recycling prozess kann arbeits intensiver sein. In der Regel müssen Abfälle für ein ordnungs gemäßes Recycling außerhalb des Geländes transport iert werden.
Die spezifischen Anforderungen eines Teils, wie z. B. seine Form, Größe und Geometrie, beeinflussen die Wahl des Herstellungs prozesses. CNC-Bearbeitung und Gießen haben jeweils Vorteile für verschiedene Geometrien. Wie entscheiden wir uns also für eine? Bei der Bestimmung der geeigneten Herstellungs methode für ein bestimmtes Teil müssen mehrere Faktoren berücksicht igt werden:
In einigen Fällen kann die Wahl des Herstellungs prozesses unkompliziert sein. Wenn Sie eine große Menge an Teilen benötigen, sind die Gieß methoden in den Zehntausenden oder mehr oft kosten günstiger. Obwohl das Erstellen der Anfangs form Zeit in Anspruch nimmt, kann jedes Guss stück schnell hergestellt werden, und die zusätzlichen Kosten sind relativ gering.
Auf der anderen Seite kann die CNC-Bearbeitung die ersten Teile schneller und wirtschaft licher produzieren. Da das Produktions volumen jedoch einen bestimmten Punkt übers ch reitet, nimmt die Kosten effizienz ab.
Daher ist die Haupt überlegung bei der Auswahl eines Herstellungs verfahrens das erforderliche Produktions volumen. Wenn Sie Dutzende von Teilen für das Prototyping oder einige hundert bis einige tausend Teile für die Kleinserien fertigung benötigen, sollte die CNC-Bearbeitung in Betracht gezogen werden. Für Mengen ab 10.000 wäre Sandguss oder Druckguss besser geeignet. Für Volumina zwischen diesen Extremen spielen jedoch verschiedene Faktoren eine Rolle, die die optimale Wahl der Herstellungs methode beeinflussen.
Die Umstellung von der Bearbeitung auf das Gießen kann Zeit sparen und Abfall reduzieren. Das Gießen hat jedoch auch einige Nachteile, darunter:
Flash: Nach dem Gießen muss möglicher weise übers chüssiges Material (bekannt als Flash) entfernt werden.
Porosität: Dicke Teile können manchmal kleine Luft einschlüsse (Porosität) aufweisen, die während der Bearbeitung sichtbar werden können. Eine Nach bearbeitung kann erforderlich sein.
Strömungs muster und Sprödigkeit: Der Fluss von geschmolzenem Material während des Gießens kann zu sichtbaren Mustern auf der Oberfläche führen, und das Füllen der Enden kann zu kälteren Bereichen führen, die anfälliger für Sprödigkeit sind.
In bestimmten Fällen, selbst bei einer Menge von 10.000 gegossenen Teilen, können bestimmte Teile aufgrund spezifischer Anforderungen noch zusätzliche Bearbeitung erfordern. Dies kann die Gesamtkosten der Teile erhöhen, aber manchmal überwiegen die Leistungs anforderungen die Kosten überlegungen.
CNC-Bearbeitung hat einen erheblichen Vorteil, wenn ZeitIst entscheidend. Bearbeitete Teile können innerhalb von Stunden nach der Erstellung des CAD-Modells hergestellt werden. Auf der anderen Seite dauert das Gießen mehr Zeit, da Formen hergestellt und der Gieß prozess eingerichtet werden. Selbst wenn die endgültige Produktion durch Gießen erfolgen wird, bietet die Bearbeitung eine schnellere Alternative. Es ermöglicht das Modellieren, Bearbeiten und Testen von Teilen zu viel geringeren Kosten im Vergleich zum Gießen einiger Prototypen. Dies kann besonders wertvoll sein, um Teile auf der Grundlage von Testergebnis sen zu iterieren und zu optimieren. Dies kann mehrmals durchgeführt werden, ohne dass die höheren Kosten und längeren Verzögerungen im Zusammenhang mit Produktions formen und erforderlichen Vorrichtungen entstehen.
Das Produktions volumen von Prototypen kann variieren, von einzelnen Teilen, die für Labortests verwendet werden, bis zu großen Mengen für Beta-Tests oder Tests für Marketing zwecke.
Bei der Betrachtung der geeigneten Herstellungs technik ist die geometrische Form des Teils entscheidend. Beispiels weise kann eine Konstruktion, bei der eine große Material menge entfernt werden muss, zeit aufwändig sein und zu übermäßigem Abfall führen. In solchen Fällen ist das Gießen oft eine geeignete Wahl. Dies gilt insbesondere für hohle Teile mit dünnen Wänden, großen Innenräumen und komplexen Geometrien, deren Bearbeitung zeit aufwändig wäre.
Die Herstellung von inneren Hohlräumen durch CNC-Bearbeitung, insbesondere solche, die zusätzliche Montage-oder Metall verbindungs prozesse für versiegelte Gehäuse erfordern, ist häufig schwieriger. Im Gegensatz dazu kann das Gießen das Design vereinfachen und die Montage mehrerer kleiner Teile überflüssig machen. Stattdessen kann der gesamte Teil als eine Einheit gegossen werden.
Die Verwendung von Casting zur Erstellung bestimmter Funktions merkmale kann jedoch eine Herausforderung sein. Zum Beispiel erfordern Merkmale wie Unterschnitte oder komplexe innere Formen komplizierte Formen und zusätzliche Komponenten wie Kerne und Einsätze. Scharfe Kanten oder Ecken sind zum Gießen weniger geeignet, und alle Oberflächen von Gussteilen müssen eingezogen werden. Darüber hinaus werden große oder unregelmäßig geformte dickwandige Teile am besten mit CNC-Bearbeitung hergestellt, da diese Formen während des Gieß prozesses nur schwer gleichmäßig zu füllen und abzukühlen sind.
Beim Metallguss können verschiedene Methoden zur Herstellung von Teilen für den endgültigen Gebrauch angewendet werden, wie z. B. Druckguss und Sandguss:
Druckguss ist ein Verfahren ähnlich dem Spritzgießen. Dabei wird geschmolzenes Metall (wie Aluminium, Kupfer, Zink oder deren Legierungen) in Stahl formen injiziert, um es dann abkühlen und verfestigen zu lassen. Manchmal kann eine zusätzliche Bearbeitung erforderlich sein, um Gewinde hinzuzufügen, Dicht flächen zu verbessern oder bestimmte Details zu verfeinern. Die Bearbeitung dient als Präzisions schritt und bietet Flexibilität, um verschiedene Varianten aus einem einzigen Guss stück zu erstellen.
Im Vergleich zum Druckguss ist Sandguss ein weniger raffinierter Prozess. Die Oberflächen beschaffenheit von Sandguss stücken ist tendenziell rauer, und es kann subtile Abweichungen zwischen den beiden Hälften der Form und den verwendeten Einsätzen geben, was eine zusätzliche Bearbeitung erforderlich macht. Sandguss wird typischer weise für Teile verwendet, die kein glattes und poliertes Aussehen erfordern, wie z. B. Motor blöcke für Kraftfahrzeuge. In komplexeren Anwendungen, wie dem Erstellen von Kühlmittel durchgängen um Motor zylinder, kann eine zusätzliche Bearbeitung erforderlich sein, um die gewünschte Endform zu erreichen. Einige Konstruktion merkmale, die nur für Sandguss gelten, können nicht durch Druckguss oder CNC-Bearbeitung repliziert werden.
Die CNC-Bearbeitung wird häufig zur Herstellung kleiner Teile mengen von Dutzenden bis zu mehreren Tausend verwendet. Es ist ein schneller und effizienter Prozess, der nicht die gleichen Setup-Tools wie Casting-Methoden erfordert. Neben der Kleinserien produktion kann die CNC-Bearbeitung auch verwendet werden, um Prototypen von Teilen zu erstellen, die schließlich einem Druckguss oder Sandguss unterzogen werden, um Tests und Konstruktions verfeinerungen zu ermöglichen. Es kann auch für Brücken werkzeuge verwendet werden, was bedeutet, dass während der Entwicklung von Formen für die Massen produktion die CNC-Bearbeitung verwendet wird, um vorübergehend Produktions teile herzustellen.
Im Vergleich zur CNC-Bearbeitung erzeugt das Gießen weniger Abfall. Beim Gieß prozess wird nur das für den letzten Teil erforderliche Material verwendet, wobei minimales zusätzliches Metall durch Kanäle wie Schüssen, Läufer und Tore fließt. Das Entfernen von übers chüssigem Material und das Schmelzen zur Wieder verwendung in anderen Komponenten ist einfach.
Im Gegensatz zur CNC-Bearbeitung bietet das Gießen jedoch eine begrenzte Auswahl an Materialien. Fast alle Legierungen sind mit der CNC-Bearbeitung kompatibel, während der Bereich der zum Gießen geeigneten Metall legierungen einges chränkter ist.
Der Gieß prozess dauert normaler weise mehrere Wochen von Anfang bis Ende. Sobald die Formen vorbereitet sind, ist der Gieß prozess selbst relativ schnell und eignet sich zur Herstellung großer Teile mengen. Das Design und die Bearbeitung von Formen erfordern jedoch eine gewisse Vorlaufzeit. Während bestimmte Gieß methoden Einweg formen verwenden, müssen diese Formen weiterhin Qualitäts prüfungen und Wartungs arbeiten durchführen. Auf der anderen Seite verwendet der Druckguss permanente Formen, und mit zunehmendem Teile volumen sinken Zeit und Kosten pro Teil.
Im Gegensatz dazu bietet die CNC-Bearbeitung eine schnellere Produktions geschwindigkeit und beschleunigt den Turnaround für Kleinserien teile. Es besteht keine Notwendigkeit, auf die Formenbau zu warten-nur ein CAD-Modell, ein CAM-Programm, eine CNC-Maschine und Fachwissen beim Start der Teile produktion sind erforderlich.
Wiederholung spielt eine entscheidende Rolle bei der Herstellung, und der Gieß prozess zeichnet sich durch die Herstellung konsistenter Teile aus. Sobald die Formen und Prozesse fein abgestimmt sind, kann jedes Teil identisch hergestellt werden. Beim Druckguss von Aluminium können beispiels weise die Toleranzen innerhalb von/-0,25 Millimetern (bis zu 25,4 Millimeter) gehalten werden. Für Präzisions guss können Standard-Casting-Toleranzen bis zu 0,01 Zoll (bis zu 1 Zoll) und bei 0,002 Zoll noch kleiner sein. Die erreichte Präzision kann je nach verwendetem Material variieren. Beispiels weise können Aluminium guss toleranzen für Gussteile im Vergleich zu bearbeiteten Aluminium teilen geringer sein. Zink gießen kann jedoch engere Toleranzen erreichen. Weitere Informationen zu den Unterschieden zwischen Aluminium guss und Aluminium bearbeitung finden Sie in unserem Beitrag.
Die Metall-CNC-Bearbeitung ist auch ein sehr wiederholbarer und präziser Prozess, der engere Toleranzen als das Gießen erreichen kann. Für die Standard metall bearbeitung betragen die angemessenen erwarteten Toleranzen 0,025 Millimeter (0,001 Zoll). Durch die Präzisions bearbeitung können Teile mit Toleranzen von bis zu/-0,0002 Zoll durch die spezifischen Prozesse von Runsom Precision hergestellt werden.
Die Variabilität der Nachfrage ist ebenfalls eine wichtige Überlegung. Wenn die Nachfrage schwankt oder Sie nur gelegentlich zusätzliche Teile produzieren müssen, ist die CNC-Bearbeitung oft die bessere Wahl. Die CNC-Bearbeitung ermöglicht eine schnellere Produktion und On-Demand-Fertigung, insbesondere mit den Fortschritten, die durch die digitale Transformation in der Fertigung hervor gerufen werden. Durch die CNC-Bearbeitung können Sie Teile nach Bedarf bestellen, um das Risiko einer Überproduktion und eines Überbestands zu vermeiden.
Wenn Sie dagegen eine große Nachfrage erwarten und sich auf die Produktion vorbereiten, wird das Gießen zu einer praktikablen Option. Casting eignet sich gut für großvolumige Teile und bietet einen schnelleren Gesamt produktions prozess.
Wenn Sie sich derzeit in der Prototyp phase des Design prozesses befinden, wird das Gießen im Allgemeinen nicht empfohlen. Dies liegt daran, dass Sie bei jeder Design änderung die Kosten für das Nachbauen oder Anpassen der teuren Formen tragen. Dies erhöht die Vorlaufzeit und die Kosten erheblich. In der Tat können Prototyp-Druckguss kosten hoch sein. Obwohl Sandguss in der Regel billiger ist, gibt es keinen signifikanten Vorteil bei der Prototypen herstellung.
Auf der anderen Seite ist die CNC-Bearbeitung aufgrund ihrer Flexibilität bei der Anpassung an Konstruktion änderungen eine bessere Wahl für die Prototypen produktion. Wenn sich Ihr Design noch weiterent wickelt, müssen Sie nur das Modell ändern und das CAM-Programm aktualisieren. Sie müssen keine neuen Formen erstellen oder vorhandene ändern. Dies kann Zeit und Ressourcen im Prototyp-Produktions prozess sparen.
Also, wann sollte man das Gießen über die CNC-Bearbeitung wählen oder umgekehrt? Die Entscheidung hängt von mehreren entscheidenden Faktoren ab: In welchem Stadium Sie sich im Entwicklungs prozess befinden, wie viele Teile Sie benötigen, wie die Nachfrage schwanken kann und welche Form die Teile haben.
Am Ende hängt der optimale Herstellungs prozess von den Besonderheiten Ihrer Situation ab. Möglicher weise haben Sie eine einzigartige Kombination von Anforderungen, die es erforderlich machen, Probleme kreativ zu lösen, um die beste Lösung zu finden.
Wie in diesem Artikel diskutiert, hat jede Herstellungs methode ihre eigenen Vor-und Nachteile. Wenn Sie Faktoren wie Teilform, erforderliche Quantität, Qualitäts standards und Projekt zeitpläne berücksichtigen, können Sie fundierte Entscheidungen für Ihr Projekt treffen. In der Tat könnte Ihr Projekt sogar von einer Kombination aus Gieß-, CNC-Bearbeitungs-und Präzisions bearbeitungs technologien profitieren!
Wenn Sie Unsicherheiten oder Schwierigkeiten bei der Entscheidung sfindung haben, empfehlen wir, sich an unser qualifiziertes Engineering-Team bei HHC CNC-Bearbeitung zu wenden. Wir bieten zuverlässige, profession elle Dienstleistungen für die CNC-Bearbeitung und verschiedene Gieß verfahren wie Druckguss,Sandguss, Feinguss und Sekundär bearbeitungs optionen. Unser Ziel ist es immer, Ihnen dabei zu helfen, qualitativ hochwertige Produkte zu einem erschwing lichen Preis effizient herzustellen.
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