Additive Fertigung mit CNC-Kombination: Zukunftsweisende Synergien in der Produktion
Die Verbindung von additiver Fertigung und CNC-Bearbeitung eröffnet neue Möglichkeiten für die Herstellung komplexer, hochpräziser Bauteile verschiedenster Branchen. Im Folgenden beleuchten wir Vorteile, Herausforderungen sowie innovative Anwendungen dieser hybriden Ansätze in der modernen Fertigungstechnik und zeigen, wie Unternehmen von solchen Kombinationen profitieren können.
Grundlagen der additiven Fertigung und CNC-Bearbeitung
Die additive Fertigung – besser bekannt als 3D-Druck – bezeichnet Produktionsverfahren, bei denen Bauteile schichtweise aus unterschiedlichen Werkstoffen aufgebaut werden. Klassische Methoden wie Fused Deposition Modeling (FDM), Selektives Lasersintern (SLS) und das Selektive Laserschmelzen (SLM) erlauben signifikante Gestaltungsfreiheiten. Parallel dazu steht die CNC-Bearbeitung (Computerized Numerical Control), bei der Bauteile aus einem Rohling präzise herausgefräst oder gedreht werden. Während additive Verfahren insbesondere beim Bau von Prototypen oder individualisierten Komponenten glänzen, sind CNC-Verfahren für ihre hohe Maßhaltigkeit und Wiederholgenauigkeit bekannt.
Warum eine Kombination sinnvoll ist
Die Fusion beider Verfahren vereint die Vorteile beider Welten: Designfreiheit und Effizienz der additiven Fertigung mit der Präzision und Oberflächenqualität der CNC-Bearbeitung. Bei hochkomplexen Bauteilen lässt sich durch den additiven Aufbau Material und Zeit sparen, während abschließende CNC-Schritte die geforderte Genauigkeit und Oberflächengüte herstellen.
Synergetische Prozessabläufe
Der typische Ablauf einer kombinierten Fertigung startet mit dem 3D-Druck eines Bauteil-Rohlings. Dieser Rohling wird anschließend auf einer CNC-Maschine weiterbearbeitet. Dabei stehen etwa folgende Anwendungsszenarien im Mittelpunkt:
- Innenliegende Strukturen: Additiv hergestellte Canal-Systeme oder Gitterstrukturen, die mit CNC bearbeitet werden, um exakte Anschlussflächen oder Passungen herzustellen.
- Funktionsintegration: Bauteile können mit Features versehen werden, die konventionell nicht oder nur aufwendig herstellbar wären.
- Materialeffizienz: Ressourcenschonender Aufbau komplexer Geometrien, kombiniert mit der Nachbearbeitung hochbelasteter Zonen.
Vor allem die moderne Industrie 4.0 profitiert von diesen digital integrierten Workflows, denn CAD/CAM-Software kann nahtlos beide Bearbeitungsschritte verzahnen.
Technologische Herausforderungen und Lösungen
Die hybrid kombinierte Verarbeitung stellt besondere Anforderungen:
- Datenschnittstellen: Der Übergang von additiv zu subtraktiv erfordet eine präzise CAD/CAM-Integration, damit keine Geometrieverluste entstehen.
- Spanntechnik: Additiv gefertigte Bauteile weisen oft komplexe Formen auf, die spezielle Spannmittel in der CNC-Bearbeitung erfordern.
- Werkstoffvielfalt: Von Metallen wie Titan bis zu technischen Kunststoffen erweitert sich die Bandbreite der bearbeitbaren Materialien enorm.
Hersteller von Maschinen und Software, wie zum Beispiel Siemens oder Mazak, bieten hierzu bereits abgestimmte Lösungen an, die Prozesswechsel einfach und weitgehend automatisiert ermöglichen.
Best-Practice-Beispiele
Typische Anwendungen finden sich in der Medizintechnik (zum Beispiel patientenspezifische Implantate), der Luftfahrtindustrie (leichtbaugerechte Strukturbauteile) oder im Bereich Prototyping von Halbleitern. Besonders relevant ist die Möglichkeit, durch additive Strukturen die Bauteilmassen zu reduzieren, um dann mit CNC-Bearbeitung die entscheidenden kritischen Maße und Passungen einzubringen.
Qualitätssicherung und Messtechnik
Das höchste Niveau an Produktqualität erfordert umfassende Prüfmechanismen. Moderne 3D-Koordinatenmessmaschinen und digitale CAQ-Systeme ermöglichen eine durchgängige Überwachung beider Prozessschritte. Die Integration von additiver Fertigung und CNC-Bearbeitung verlangt dabei eine exakte Erfassung der realen Geometrie, um prozessbedingte Verzüge nach dem Druck auszugleichen und bei der Zerspanung zu berücksichtigen. Kontinuierliche Messungen zwischen den Fertigungsstufen sichern, dass Maß-, Form- und Oberflächentoleranzen stets eingehalten werden.
Einfluss auf die Produktentwicklung
Ingenieure profitieren bereits in der Entwurfsphase von den neuen Möglichkeiten: Funktionale Bauteilprototypen lassen sich schneller entwickeln und testen. Die iterative Optimierung des Designs – mittels additiver Fertigung realisiert, anschließend CNC-technisch verfeinert – verkürzt die Entwicklungszyklen erheblich.
Vorteile und Ausblick der hybriden Fertigung
Die Kombination aus additiven Prozessen und CNC-Bearbeitung verschiebt die Grenzen des technisch Machbaren. Durch die Synergie beider Welten eröffnen sich neue Perspektiven für Effizienzsteigerung, Ressourcenschonung und individuelle Produktgestaltung. Unternehmen unterschiedlicher Branchen können so in der Produktion schneller auf spezielle Kundenwünsche reagieren und innovative Funktionalitäten in ihre Bauteile integrieren.
Empfehlung für die Praxis
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