CNC-Bearbeitung vs. Blechbearbeitung: Welches Verfahren sollten Sie für Sonderanfertigungen wählen?

CNC-Bearbeitung und Blechfertigung verschiedene Fertigungsprobleme zu lösen. Die CNC-Bearbeitung eignet sich für massive Konstruktionen, präzise Bezugspunkte, komplexe dreidimensionale Merkmale und enge lokale Toleranzen, während die Blechbearbeitung für große, dünnwandige Konstruktionen, Gerätegehäuse, Verkleidungen, Halterungen und Leichtbaukonstruktionen geeignet ist.

Teile, die sich zu flachen Zuschnitten mit konstanter Materialstärke entfalten lassen, sollten im Blechbau gefertigt werden. Teile, die Präzisionsbohrungen, dicke Abschnitte oder integrierte tragende Strukturen erfordern, sollten CNC-bearbeitet werden. Baugruppen, die beide Arten von Merkmalen enthalten, sollten im Hybridverfahren gefertigt werden.

Die richtige Fertigungslösung senkt nicht nur die Stückkosten, sondern minimiert auch kumulative Fehler bei der Vorrichtungsherstellung, beim Schweißen, bei der Montage und bei der Prüfung. Einkäufer sollten bereits in der Konstruktionsphase eine Fertigungsprüfung durchführen, anstatt zu warten, bis die Zeichnung fertiggestellt ist, und die Fertigungsmethode anhand von Angeboten festzulegen.

Welche Verfahren gehören zur CNC-Bearbeitung und zum Blechbau?

Die CNC-Bearbeitung ist kein einzelner Fertigungsschritt, und die Blechbearbeitung umfasst mehr als nur das Biegen. Das Verständnis der spezifischen Prozesse, die zu den einzelnen Fertigungsmethoden gehören, hilft Einkäufern dabei, zu beurteilen, ob eine Zeichnung fertigungsfähig ist, wie viele Arbeitsschritte erforderlich sind und welche Faktoren das Angebot beeinflussen.

Gängige CNC-Bearbeitungsverfahren

CNC-Fräsen: Rotierende Schneidwerkzeuge entfernen Material aus verschiedenen Richtungen, um ebene Flächen, Taschen, Nuten, Bohrungen, Stufen und komplexe dreidimensionale Konturen herzustellen. Die dreiachsige Bearbeitung eignet sich für Oberflächen und Taschen mit festgelegter Ausrichtung, während die vier- und fünfachsige Bearbeitung wiederholte Umrüstungen bei komplexen Bauteilen reduziert. Zu den typischen Anwendungsbereichen zählen Präzisionsgehäuse, Montageplatten, Vorrichtungen und Strukturbauteile.

CNC-Drehen: Das Werkstück dreht sich um die Spindel, während Schneidwerkzeuge Außendurchmesser, Innenbohrungen, Stirnflächen, Konen, Nuten und Gewinde bearbeiten. Dieses Verfahren eignet sich für Wellen, Stifte, Hülsen, Buchsen, Fittings und andere rotierende Bauteile. Fräs-Dreh-Kombinationsmaschinen, die mit angetriebenen Werkzeugen und Gegenspindeln ausgestattet sind, können zudem Querbohrungen, Abflachungen, exzentrische Bohrungen und Rückseitenmerkmale bearbeiten.

Bohren und Gewindeschneiden: Beim Bohren entstehen Befestigungslöcher, Passlöcher und Durchflusskanäle, während beim Gewindeschneiden Innengewinde hergestellt werden. Die Fertigstellung des Hauptprofils sowie das Bohren und Gewindeschneiden in einer Aufspannung reduzieren Positionsfehler, die durch Bezugspunktaustausch verursacht werden.

Bohren und Aufbohren: Beim Bohren werden Bohrungsposition, Geradheit und Durchmesser korrigiert, während das Reiben für stabile Passmaße und eine gleichbleibende Oberflächenqualität sorgt. Diese Verfahren werden vor allem für Lagerbohrungen, Passbohrungen, Ventilbohrungen und Präzisionsmontagebohrungen eingesetzt.

Präzisionsschleifen: Durch das Schleifen lassen sich Außendurchmesser, Rundheit, Zylindrizität, Ebenheit und Oberflächenrauheit genauer kontrollieren. Bei Teilen aus gehärtetem Stahl sollte vor der Wärmebehandlung eine Schleifzugabe einkalkuliert werden, damit kritische Maße durch das Endschleifen wiederhergestellt werden können.

Gängige Verfahren in der Blechbearbeitung

Laserschneiden von Blechen: Ein Laserstrahl schneidet gemäß einem CNC-Programm das Profil, die Löcher, Schlitze und Öffnungen des Bauteils aus. Da für dieses Verfahren keine speziellen Stanzwerkzeuge erforderlich sind, eignet es sich für Prototypen, Kleinserien und Blechteile mit häufigen Konstruktionsänderungen. Die Schnittqualität hängt vom Material, der Blechdicke, der Laserleistung, dem Schutzgas und den Schnittparametern ab.

CNC-Revolverstanzen: Eine Revolverstanzmaschine verwendet Standard- oder Sonderwerkzeuge zur Herstellung von runden Löchern, quadratischen Löchern, ovalen Löchern, Lamellen, Prägungen und Belüftungsmustern. Das Revolverstanzen verkürzt die Produktionszeit, wenn ein Bauteil zahlreiche sich wiederholende Löcher oder standardmäßig geformte Merkmale aufweist.

Biegen: Eine CNC-Abkantpresse formt ein flaches Blech mithilfe eines Ober- und Unterwerkzeugs in einen vorgegebenen Winkel. Die dreidimensionalen Strukturen von Gerätegehäusen, Halterungen, Fahrgestellen und Abdeckungen werden hauptsächlich durch Abkanten hergestellt. Die Materialfestigkeit, die Blechdicke, der Biegeradius und die Werkzeugöffnung bestimmen die erforderliche Biegekraft und die Rückfederung.

Blechwalzen und Walzbiegen: Walzen verändern kontinuierlich die Krümmung des Blechs, um Zylinder, gebogene Gehäuse, Schutzvorrichtungen und rohrförmige Konstruktionen herzustellen. Das Werk muss den Rückfederungseffekt entsprechend dem Sollradius ausgleichen und die endgültige Krümmung durch mehrere Walzdurchgänge steuern.

Schweißen: Beim WIG-Schweißen, MIG-Schweißen, Punktschweißen und Laserschweißen werden mehrere Blechteile miteinander verbunden. Nach dem Schweißen müssen die Schweißnähte gereinigt, die Maße korrigiert und die Verbindungsqualität geprüft werden. Baugruppen mit strengen Maßanforderungen erfordern zudem spezielle Vorrichtungen, um Schweißschrumpfung und Verzug zu kontrollieren.

Montage von Pressfit-Beschlägen: Selbstklemmende Muttern, Bolzen und schwimmende Muttern bieten zuverlässige Verbindungsstellen in dünnen Blechen. Die Spezifikation der Befestigungselemente, der Durchmesser der Befestigungslöcher und die Blechdicke müssen aufeinander abgestimmt sein. Eine falsche Kombination führt zu Verdrehung, Lockerung oder Verformung des Blechs.

Auch Blechschneidemaschinen, Revolverstanzmaschinen und Abkantpressen arbeiten mit CNC-Systemen. Der Unterschied zwischen CNC-Bearbeitung und Blechbearbeitung liegt daher nicht darin, ob eine numerische Steuerung zum Einsatz kommt. Der Unterschied liegt in der Fertigungsmethode: Bei der CNC-Bearbeitung wird in erster Linie Material von einem massiven Werkstück abgetragen, während bei der Blechbearbeitung Blech geschnitten, geformt und verbunden wird.

Vergleich der Kernkompetenzen: CNC-Bearbeitung vs. Blechbearbeitung

Diese Tabelle enthält vorläufige Prozessvorgaben. Die endgültige Fertigungslösung muss im Rahmen einer technischen Prüfung der Werkstoffsorte, der Abmessungen, der Toleranzen, der Stückzahl, der Montageart und der Abnahmekriterien festgelegt werden.

Wie sollte man ein Fertigungsverfahren entsprechend der Bauteilgeometrie auswählen?

Die Auswahl des Fertigungsverfahrens sollte in erster Linie von der Funktion und Geometrie des Bauteils abhängen und nicht von einem Vergleich der Stückpreise. Ein falsches Fertigungsverfahren führt zu einem höheren Materialverbrauch, einer größeren Anzahl von Arbeitsschritten und Montagefehlern, was letztendlich Nacharbeit, Ausschuss und Lieferverzögerungen zur Folge hat.

Wann sollte man sich für die CNC-Bearbeitung entscheiden?

Das Bauteil weist Präzisionsbohrungen und kritische Passflächen auf: Lagerbohrungen, Passbohrungen, Dichtflächen und Gleitpassungen erfordern eine hohe Maß- und Formgenauigkeit. Bei der CNC-Bearbeitung können Bohrungen, Stirnflächen und Außengeometrien ausgehend von einem gemeinsamen Bezugspunkt gefertigt werden, wodurch Positionsfehler zwischen den einzelnen Merkmalen reduziert werden. Enge Bohrungsmaße lassen sich durch Bohren, Reiben, Honen oder Schleifen erzielen.

Das Bauteil weist eine komplexe dreidimensionale Geometrie auf: Tiefe Aussparungen, gekrümmte Oberflächen, Stufen, schräge Bohrungen und lokale Merkmale in verschiedenen Ausrichtungen lassen sich nicht durch Blechbiegen herstellen. Bei der drei-, vier- oder fünfachsigen Bearbeitung wird Material entsprechend dem dreidimensionalen Modell abgetragen und die Positionsbeziehungen zwischen komplexen Oberflächen gesteuert.

Das Bauteil erfordert dicke Wandstärken oder eine integrierte tragende Struktur: Bauteile, die konzentrierten Belastungen, Stößen, Klemmkräften oder Innendruck ausgesetzt sind, erfordern durchgehende Materialquerschnitte. Durch die integrierte Bearbeitung entfallen Schweißnähte und mechanische Verbindungsstellen, wodurch verhindert wird, dass Wärmeeinflusszonen und lose Befestigungselemente zu strukturellen Schwachstellen werden.

Die örtlichen Toleranzen und Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit sind streng: Bei der CNC-Bearbeitung sollten festgelegte Bezugspunkte definiert werden, wenn Ebenheit, Konzentrizität, Rundheit, Lage oder Oberflächenrauheit einen direkten Einfluss auf die Montage oder die Bewegung haben. Wärmebehandelte Stahlteile müssen zudem geschliffen werden, um die endgültige Genauigkeit zu erreichen.

Komplexe Funktionen erfordern schnelle Konstruktionsänderungen: Bei der CNC-Bearbeitung lassen sich Bohrungen, Schlitze, Taschen und dreidimensionale Konturen durch Anpassung des Programms und des Werkzeugwegs ändern, ohne dass neue Stanzwerkzeuge erforderlich sind. Dieses Verfahren eignet sich für funktionale Prototypen in kleinen Stückzahlen mit komplexen Strukturen.

Wann sollte man sich für den Blechbau entscheiden?

Das Bauteil besteht hauptsächlich aus Wänden mit konstanter Dicke: Ein Bauteil, das zu einem flachen Schnittmuster abgewickelt werden kann, eignet sich für das Laserschneiden von Blech, gefolgt vom Biegen in seine dreidimensionale Form. Auf diese Weise wird vermieden, dass große Mengen an Material aus einem massiven Rohling abgetragen werden müssen, und das Verfahren eignet sich für große, dünnwandige Baugruppen.

Bei dem Produkt handelt es sich um ein Gehäuse, eine Blende oder eine Halterung: Gerätegehäuse, Schaltschränke, Schutzvorrichtungen, Fahrgestelle und Befestigungshalterungen dienen in erster Linie der Abdeckung, Abstützung und Befestigung. Flansche, Falze und Verstärkungsrippen sorgen für ausreichende Steifigkeit bei geringem Gewicht.

Die Konstruktion weist zahlreiche Blechöffnungen auf: Belüftungslöcher, Kabelöffnungen, Befestigungslöcher und Kühlbereiche können geschnitten oder gestanzt werden, während das Blech flach bleibt. Die Löcher müssen außerhalb der Biegeverformungszonen positioniert werden und ausreichende Rand- und Biegeabstände einhalten.

Das Gesamtgewicht muss kontrolliert werden: Bei der Blechkonstruktion werden Flansche, Verstärkungswülste und lokale Verstärkungsplatten eingesetzt, um die strukturelle Steifigkeit zu verbessern, ohne die Dicke des gesamten Bauteils zu erhöhen. Diese Bauweise eignet sich für leichte elektronische Geräte, Automatisierungssysteme und Transportausrüstung.

Der Entwurf ist für die Produktion fertiggestellt: Sobald das Design feststeht, kann das Werk die Blechverschachtelung, die Biegeabläufe, die Schweißvorrichtungen und die Montageabläufe optimieren. Ein festgelegter Fertigungsablauf verteilt die Programmier- und Werkzeugkosten und verbessert gleichzeitig die Konsistenz der Produktion.

Große, dünnwandige Gehäuse sollten nicht aus massiven Blöcken gefräst werden, und Präzisionskonstruktionen mit strengen Bezugspunkten sollten nicht zwangsweise in mehrteilige, geschweißte Blechkonstruktionen umgewandelt werden. Der Fertigungsprozess muss der Funktion des Bauteils dienen und nicht nur einem einzelnen Angebot.

Worin bestehen die Unterschiede hinsichtlich Toleranz, Festigkeit und Oberflächenbeschaffenheit?

Toleranzkontrolle

Bei der CNC-Bearbeitung können präzise Bohrungen, Passflächen und Prüfbezugspunkte direkt hergestellt werden, wodurch sich dieses Verfahren für Bauteile mit engen lokalen Abmessungen und geometrischen Toleranzen eignet. Der Zustand der Werkzeuge, die thermische Stabilität der Maschine, die Steifigkeit der Spannvorrichtung und die Prüfverfahren bestimmen gemeinsam die endgültige Genauigkeit.

Dünnwandige, CNC-bearbeitete Teile sind durch Spannkräfte, Schnittwärme und Eigenspannungen beeinflusst. Der Hersteller muss Verformungen durch schichtweises Zerspanen, symmetrischen Materialabtrag, spannungsarme Spannvorrichtungen und zwischzeitliches Lösen der Spannung kontrollieren. Wird in einem einzigen Arbeitsgang eine große Materialmenge von einer Seite abgetragen, wird das ursprüngliche Spannungsgleichgewicht gestört, was zu Veränderungen der Ebenheit, der Wandstärke und der Bohrungsposition führt.

Die Abmessungen von Blechen werden durch die Dicke, die Walzrichtung, den Biegeradius, die Stanzöffnung und das Rückfedern beeinflusst. Jede weitere Biegung fügt der Maßkette eine weitere Variationsquelle hinzu. Wichtige Maße in Strukturen mit mehreren Biegungen sollten von einem gemeinsamen Bezugspunkt ausgehen, um zu verhindern, dass mehrere unkritische Maße eine komplexe kumulierte Toleranzkette bilden.

Beim Schweißen kommt es zu lokaler thermischer Ausdehnung und Kontraktion. Baugruppen mit strengen Maßanforderungen erfordern spezielle Vorrichtungen, symmetrisches Schweißen, intermittierendes Schweißen und eine kontrollierte Wärmezufuhr. Nach dem Schweißen sollte die Baugruppe gerichtet werden, bevor Präzisionsbohrungen und Passflächen per CNC bearbeitet werden.

Festigkeit und Gewicht

Eine vollständig CNC-gefräste Konstruktion weist einen durchgehenden Materialquerschnitt auf und eignet sich für Punktbelastungen, Stöße, Klemmkräfte und Innendruck. Lokale Querschnitte können eine größere Dicke aufweisen, während abgerundete Übergänge die Spannungskonzentration verringern.

Blechkonstruktionen zeichnen sich durch ein hohes Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht aus. Flansche, Falze, Verstärkungswülste und Rippen erhöhen die Biegesteifigkeit, ohne das Materialgewicht nennenswert zu erhöhen. Die Tragfähigkeit eines Blechteils wird durch die Blechdicke, die Materialfestigkeit, die Biegerichtung, die Fügeart und den tatsächlichen Lastverlauf bestimmt.

Es ist falsch anzunehmen, dass CNC-gefräste Teile immer stabiler oder Blechteile immer leichter sind. Bei einem korrekten Vergleich werden zunächst zwei Konstruktionen bewertet, die dieselben Anforderungen hinsichtlich Belastung, Durchbiegung, Lebensdauer und Sicherheitsfaktor erfüllen, bevor Gewicht und Kosten verglichen werden.

Oberflächenbeschaffenheit

CNC-bearbeitete Teile weisen nach der Bearbeitung richtungsabhängige Werkzeugspuren auf. Durch Perlstrahlen, Bürsten, Polieren, Eloxieren, Passivieren, Galvanisieren und chemische Konversionsbeschichtung lassen sich das Erscheinungsbild, die Korrosionsbeständigkeit und die Verschleißfestigkeit verbessern. In den Zeichnungen sollten optische Oberflächen, Passflächen, zu maskierende Bereiche und zulässige Spannstellen deutlich gekennzeichnet sein.

Blechbauteile weisen Schnittkanten, Biegespuren und Schweißstellen auf. Durch Schweißnahtschleifen, Bürsten, Perlstrahlen, Pulverbeschichtung, elektrophoretische Beschichtung und Lackieren wird ein einheitliches Erscheinungsbild erzielt. Die optischen Abnahmekriterien müssen sichtbare Oberflächen, Farbe, Glanzgrad, Maserungsrichtung und zulässige Fehler definieren, damit Käufer und Hersteller denselben Prüfstandard anwenden.

Wie verhalten sich Kosten, Menge und Lieferzeit zueinander?

Da die beiden Verfahren unterschiedliche Kostenstrukturen aufweisen, lassen sich Materialpreise oder Maschinensätze allein nicht für einen aussagekräftigen Vergleich heranziehen. Die Gesamtkosten umfassen die Materialvorbereitung, die Bearbeitung, die Werkzeugkosten, die Nachbearbeitung, die Prüfung, die Montage, die Verpackung sowie das Risiko von Abweichungen von den Vorgaben.

Kostenfaktoren bei der CNC-Bearbeitung

Material und Entnahmemenge: Je größer der Unterschied zwischen dem Volumen des Fertigteils und dem Volumen des Rohteils ist, desto mehr Material muss abgetragen werden, was zu einer Verlängerung der Bearbeitungszeit, einem höheren Werkzeugverschleiß und höheren Materialkosten führt. Bei Gehäusen mit tiefen Taschen sollte geprüft werden, ob sich „Near-Net-Shape“-Rohlinge oder eine hybride Konstruktion aus Blech und CNC-Bearbeitung eignen, um unnötigen Materialabtrag zu reduzieren.

Bearbeitungszeit und Anzahl der Rüstvorgänge: Jede zusätzliche Bearbeitungsrichtung erfordert mehr Maschinenachsen, einen weiteren Rüstvorgang oder eine spezielle Spannvorrichtung. Mehrere Rüstvorgänge erhöhen den Arbeitsaufwand und führen zu Fehlern bei der Bezugspunktübertragung. Die vier- und fünfachsige Bearbeitung sowie das Fräs-Drehen reduzieren die Anzahl der Rüstvorgänge und verbessern gleichzeitig die Genauigkeit und Effizienz.

Komplexe Merkmale und Einschränkungen bei der Werkzeugfertigung: Tiefe Bohrungen, enge Nuten, kleine Innenradien und Taschen mit hohem Seitenverhältnis erfordern lange, schlanke Werkzeuge und reduzierte Schnittparameter. Eine geringere Werkzeugsteifigkeit führt zu einer höheren Anzahl von Absenkdurchgängen, Eckenreinigungsvorgängen und Schlichtdurchgängen.

Toleranzen und Prüfung: Enge Toleranzen erfordern zusätzliche Endbearbeitungsdurchgänge, Maßausgleich und Prüfung. Hohe Präzisionsanforderungen sollten nur auf Maße angewendet werden, die die Passung, Dichtheit, Positionierung und Bewegung beeinflussen. Für nicht funktionsrelevante Maße sollten praktische, allgemeine Toleranzen verwendet werden.

Kostenfaktoren bei der Blechbearbeitung

Laserschneiden und Verschachtelung: Die Kosten für das Laserschneiden von Blechen richten sich nach der Gesamtschneidelänge, der Anzahl der Stanzungen, dem Material und der Blechdicke. Eine effiziente Schachtelung verbessert die Blechausnutzung und reduziert den Verschnitt. Zahlreiche kleine Löcher und komplexe Profile verlängern die Stanz- und Schneidezeit.

Anzahl der Biegungen und Werkzeuganpassungen: Jede Biegung erfordert eine Positionierung, Neuausrichtung und Winkelkompensation. Teile mit zahlreichen Biegerichtungen oder Werkzeugkollisionen erfordern spezielle Werkzeuge, zusätzlichen manuellen Aufwand oder die Aufteilung in mehrere Komponenten.

Schweißen und Richten nach dem Schweißen: Längere Schweißnähte erhöhen den Aufwand an Arbeitszeit, Schutzgas, Schweißzusatzwerkstoff und Schleifarbeiten. Die Schweißschrumpfung führt zudem zu Verformungen, weshalb Präzisionsbaugruppen spezielle Vorrichtungen, kontrollierte Schweißabläufe und ein Richten nach dem Schweißen erfordern.

Hardware und Montage: Selbstklemmende Muttern, Bolzen, Scharniere und andere Bauteile verursachen zusätzlichen Material- und Montageaufwand. Einkäufer sollten die Kosten der fertigen Baugruppe vergleichen und nicht nur den Preis der lasergeschnittenen Rohlinge.

Der Einfluss von Menge und Vorlaufzeit

Bei der Prototypenfertigung sind weder für die CNC-Bearbeitung noch für das Laserschneiden und -biegen große, speziell angefertigte Fertigungswerkzeuge erforderlich. Die CNC-Bearbeitung ermöglicht schnelle Änderungen an komplexen dreidimensionalen Merkmalen, während die Blechbearbeitung schnelle Anpassungen an Abwicklungsmustern und Biegegeometrien ermöglicht.

Was die Produktionsmengen angeht, lassen sich die CNC-Kosten durch die Optimierung von Werkzeugwegen, Spannvorrichtungen und Zykluszeiten senken. Die Kosten für Blechbearbeitung werden durch eine verbesserte Verschachtelung, Biegeabfolge, Schweißvorrichtungen und den Montageablauf reduziert. Materialverfügbarkeit, Produktionsmenge, Oberflächenbeschaffenheit und Prüfanforderungen müssen bereits bei der Angebotserstellung festgelegt werden, um einen stabilen Produktionsplan zu erstellen.

Die Blechbearbeitung reduziert das Materialgewicht und die Schneidezeit bei großen, dünnwandigen Gehäusen. Die CNC-Bearbeitung senkt die Nacharbeitskosten, die durch Schweißen, Montage und kumulierte Fehler bei Bauteilen mit präzisen Passflächen, dicken Wandstärken oder komplexer innerer Geometrie entstehen.

Wann sollten CNC-Bearbeitung und Blechbearbeitung kombiniert werden?

Die hybride Fertigung bietet ein besseres Verhältnis zwischen Kosten und Leistung, wenn eine Baugruppe sowohl große, dünnwandige Strukturen als auch lokale Präzisionsschnittstellen enthält. Der Versuch, die gesamte Baugruppe in einem einzigen Verfahren zu fertigen, führt zu Materialverschwendung, struktureller Komplexität oder unzureichender Genauigkeit.

Karosserie aus Blech mit CNC-gefrästen Präzisions-Befestigungsteilen: Gerätegehäuse, Chassis und Rahmen werden lasergeschnitten und gebogen, während Lagergehäuse, Führungsblöcke, Schienen und Anschlussschnittstellen CNC-gefräst werden. Das Blech bestimmt die Gesamtabmessungen und das Gesamtgewicht, während die CNC-gefrästen Komponenten für eine präzise Positionierung und Lastabtragung sorgen.

Maschinenkritische Schnittstellen nach dem Schweißen: Flanschflächen, Dichtflächen und Präzisionsbefestigungsbohrungen sollten vor dem Schweißen nicht endbearbeitet werden. Die richtige Reihenfolge lautet: Schneiden, Biegen, Schweißen, Richten und anschließend CNC-Bearbeitung der kritischen Schnittstellen. Durch diese Reihenfolge werden die maßlichen Auswirkungen der Schweißschrumpfung beseitigt.

Verwenden Sie mechanische Verbindungen, um thermische Verformungen zu reduzieren: Bei Baugruppen, die empfindlich auf Schweißverformungen reagieren, können Positionierstifte, Schrauben, Selbstklemmverbindungen und CNC-gefräste Positionierschultern zum Einsatz kommen. Mechanische Verbindungen vereinfachen die Demontage und Wartung und verhindern gleichzeitig großflächige thermische Verformungen, wie sie bei durchgehenden Schweißnähten entstehen.

Gemeinsame Bezugspunkte für die Baugruppe festlegen: CNC-gefräste Bauteile und Blechteile müssen über definierte Passbohrungen, Schultern, Bezugsebenen oder Passstifte verfügen. Standardmäßige Bohrungen für Durchgangsschrauben allein reichen nicht aus, um eine präzise Positionierung zu gewährleisten.

Bei der hybriden Fertigung geht es nicht lediglich um die Montage zweier Arten von Bauteilen. Die Funktionen müssen bereits in der Konstruktionsphase zugewiesen werden: Blechteile dienen der Abdeckung, der Abstützung und der Gewichtsreduzierung, während CNC-gefräste Bauteile für die Positionierung, den Sitz, die Abdichtung und die lokale Belastbarkeit sorgen.

Wie sollten Sie einen Fertigungsdienstleister auswählen?

Ein Zulieferer, der CNC-Bearbeitung und Blechbearbeitung getrennt voneinander anbietet, verfügt nicht automatisch über die technischen Fähigkeiten, diese beiden Prozesse zu integrieren. Die Einkäufer müssen sich vergewissern, dass der Hersteller in der Lage ist, Bearbeitungsbezugspunkte, Biegetoleranzen, Schweißverformungen, Oberflächenbeschaffenheit und Montageprüfung als einen einzigen kontrollierten Arbeitsablauf zu verwalten.

CNC-Bearbeitungsmöglichkeiten: Vergewissern Sie sich, dass das Werk über Möglichkeiten zum Fräsen, Drehen, Bohren, Gewindeschneiden und Präzisionsschleifen verfügt. Bei kritischen Bauteilen müssen außerdem der Maschinenverfahrweg, die Achsenkonfiguration, die Spindelleistung, die Spannverfahren und die Prüfausrüstung überprüft werden. Die Anzahl der Maschinen allein sagt nichts über die tatsächliche Fertigungskapazität aus; ebenso wichtig sind Erfahrung mit ähnlichen Bauteilen und die Prozesssteuerung.

Laserschneiden und Biegen von Blechen: Erkundigen Sie sich, welche Werkstoffe, Blechdicken, Blechabmessungen und Biegelängen der Hersteller verarbeiten kann. Bei großen Gehäusen müssen zudem die Presskraft der Abkantpresse, die Genauigkeit des Hinteranschlags und der Bedarf an Spezialwerkzeugen überprüft werden. Das Werk sollte vor Produktionsbeginn die Werkzeugkollisionen, die Mindestflanschlänge und den Abstand zwischen Bohrung und Biegestelle prüfen.

Schweißen und Verformungskontrolle: Der Lieferant muss je nach Material, Dicke und Anforderungen an das Erscheinungsbild zwischen WIG-, MIG-, Punkt- oder Laserschweißen wählen. Präzisionsbaugruppen erfordern spezielle Schweißvorrichtungen, kontrollierte Schweißabläufe und eine Maßprüfung nach dem Schweißen. Das manuelle Richten allein kann keine langfristige Produktionskonsistenz gewährleisten.

Prozessübergreifende Verwaltung von Bezugspunkten: CNC-gefräste Bauteile und Blechteile innerhalb einer Hybridbaugruppe müssen gemeinsame Bezugspunkte verwenden. Vor Produktionsbeginn sollte der Hersteller die Positionierungsmethode, die Maßkette und das Prüfverfahren festlegen. Dadurch wird verhindert, dass verschiedene Abteilungen nach unterschiedlichen Bezugspunkten bearbeiten, was dazu führen kann, dass zwar einzeln akzeptable Teile entstehen, diese jedoch bei der Montage versagen.

Koordination der Nachbearbeitung: Eloxieren, Galvanisieren, Passivieren, Pulverbeschichten und Lackieren verändern die Oberflächenbeschaffenheit und die lokalen Abmessungen. Der Lieferant muss die Beschichtungsdicke, die abzudeckenden Bereiche, den Gewindeschutz und die Montageabstände nach der Oberflächenbehandlung berücksichtigen. Auch das Einpressen von Bauteilen und Schweißarbeiten müssen entsprechend der Reihenfolge der Oberflächenbehandlungen geplant werden.

Qualität und Rückverfolgbarkeit: Die Erstmusterprüfung sollte kritische Maße, das Material und den Oberflächenzustand umfassen. In der Produktion sind Zwischen- und Endkontrollen erforderlich, wobei Materialchargen, Fertigungsunterlagen und Prüfergebnisse aufzubewahren sind. Bei kompletten Baugruppen sind zudem eine Probemontage, eine optische Prüfung und Funktionsprüfungen erforderlich.

Vor Produktionsbeginn sollte das Werk eine DFM-Prüfung sowie eine Erstmusterprüfung durchführen. Die DFM-Prüfung muss die Prozessauswahl, die Bezugspunkte für die Bearbeitung, die Biegefolge, die Kontrolle von Schweißverformungen, die Auswirkungen der Nachbearbeitung sowie die Prüfverfahren erläutern. Erst nachdem diese Elemente validiert wurden, können das Angebot, die Qualitätsanforderungen und die Lieferzeit zu einem umsetzbaren Produktionsplan zusammengefasst werden.

Schlussfolgerung

CNC-Bearbeitung und Blechbearbeitung lösen unterschiedliche Fertigungsprobleme. Die CNC-Bearbeitung eignet sich für massive Strukturen, präzise Bezugspunkte, komplexe dreidimensionale Merkmale und enge lokale Toleranzen. Die Blechbearbeitung eignet sich für große dünnwandige Strukturen, Gerätegehäuse, Verkleidungen, Halterungen und Leichtbau-Baugruppen.

Teile, die sich zu flachen Zuschnitten mit konstanter Materialstärke entfalten lassen, sollten im Blechbau gefertigt werden. Teile, die Präzisionsbohrungen, dicke Abschnitte oder integrierte tragende Strukturen erfordern, sollten CNC-bearbeitet werden. Baugruppen, die beide Arten von Merkmalen enthalten, sollten im Hybridverfahren gefertigt werden.

Die richtige Fertigungslösung senkt nicht nur die Stückkosten, sondern minimiert auch kumulative Fehler bei der Vorrichtungsherstellung, beim Schweißen, bei der Montage und bei der Prüfung. Einkäufer sollten bereits in der Konstruktionsphase eine Fertigungsprüfung durchführen, anstatt zu warten, bis die Zeichnung fertiggestellt ist, und die Fertigungsmethode anhand von Angeboten festzulegen.

Sie sind sich nicht sicher, ob Sie sich für CNC-Bearbeitung oder Blechbearbeitung entscheiden sollen?

Senden Sie Ihre Zeichnung an Weldo zur technischen Prüfung. Unsere Ingenieure prüfen die Geometrie, Toleranzen, das Material, die Stückzahl und die Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit und empfehlen anschließend entweder die CNC-Bearbeitung, die Blechbearbeitung oder einen hybriden Fertigungsansatz.