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24/09/20

Subtraktive Fertigung: Mehr als nur Drehen und Fräsen

Autor: Christoph Kokew

Die Subtraktive Fertigung wird öfters als Gegenpart der Additiven Fertigung bezeichnet. Zwar unterscheiden sich beide CAD-/CAM-gestützte Fertigungsverfahren voneinander, in der Praxis schließen sie sich aber nicht gegenseitig aus. Wie sich beide Verfahren schon heute ergänzen und was der Begriff „Hybrid Manufacturing“ für die gemeinsame Zukunft verspricht, klären wir hier.

Subtraktive Fertigung: Wofür steht das eigentlich?

Die subtraktive Fertigung fasst verschiedene Fertigungsverfahren zusammen, bei denen durch Drehen oder Fräsen neue Geometrien entstehen. Konkret bedeutet das: Aus einem festen Ausgangsmaterial, etwa Metall- oder Kunststoffblöcke wird Material durch Schneiden, Fräsen, Bohren oder Schleifen abgehoben, beziehungsweise entfernt.

Durch dieses „abtragende“ CNC-Verfahren grenzt sich die Subtraktive Fertigung von der Additiven Fertigung, wo Material Schicht für Schicht hinzugefügt wird, ab. Obwohl sich diese beiden Vorgehensweisen grundlegend unterscheiden, werden die Subtraktive und Additive Fertigung oft parallel verwendet. Hauptsächlich deshalb, weil sie für ähnliche Anwendungen eingesetzt werden.

Subtraktiv: Ideal für enge Toleranzen oder Geometrien

Die Subtraktive, oder auch „zerspanenden Fertigung“ wird hauptsächlich angewendet, um Prototypen, Einzelteile, Serien & Kleinserienteile, Fertigungswerkzeuge oder Fertigungsteile aus Kunststoff oder Metall herzustellen. Das Verfahren eignet sich besonders für komplexe Anwendungen mit engen Toleranzen oder Geometrien. Konventionelle Fertigungsverfahren, etwa Formen, Fügen oder Beschichten, stoßen hier an ihre Grenzen. Die Subtraktive Fertigung bietet schon heute eine Fülle von Materialien und Bearbeitungsmethoden, anbei die drei gängigsten Verfahren:

CNC-Bearbeitung: CNC-Anlagen fertigen Teile basierend auf computergestützten Fertigungsdaten (Computer-Aided Manufacturing, CAM). Mithilfe der CAD-Daten wird durch schichtweises Entfernen des Ausgangsmaterials, etwa Thermoplaste, Weich- oder Hartmetalle, die gewünschte Bauteilform erstellt.

Funkenerosion: Funkenerosion (engl.: electrical discharge machining / EDM) ist ein abtragendes, thermisches Fertigungsverfahren für leitfähige Materialien. Das gewünschte Bauteil entsteht durch elektrische Abtragung (Funkenbildung) aus einem Hartmetallblock.

Laserschneiden: Mithilfe des CNC-Laserschneidens wird eine extrem hohe Energie erzeugt, welche das Ausgangsmaterial schmelzen oder verdampfen lässt. Die zum Einsatz kommenden Materialien sind etwa Thermoplaste, Holz, Acrylglas, Stoffe oder Metalle.

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Subtraktive Fertigung: Zukunft Hybrid Manufacturing?

Das kontinuierliche Anwachsen Additiver Fertigungsverfahren bietet Raum für die Frage nach der Zukunft der Subtraktiven Fertigung. Insbesondere angesichts der Tatsache das beide Verfahren hauptsächlich im gleichen Fertigungsbereich angewendet werden. Mit dem „Hybrid Manufacturing“ bietet sich vielleicht ein gemeinsamer Weg für die Zukunft der Großserienproduktion an. Die konstruktiven Vorteile der Additiven Fertigung vereinen sich dabei mit den möglichen Toleranzen der Subtraktiven Fertigung.

So zeigt das europäische Projekt LASIMM einen Einblick, wohin die Reise gehen könnte. Bei der Large Additive Subtractive Integrated Modular Machine (LASIMM) übernehmen Roboterarme die Additive Fertigung von Aluminium und Stahl, während Fräsroboter überschüssiges Material für die Endbearbeitung entfernen. Für den Anwender bedeutet das: Weg von standardisierten Komponenten und hin zu maßgeschneiderten Lösungen.

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Anmerkung der Redaktion: Die im Artikel verwendeten Abbildungen sind ausnahmslos von Autodesk.

 

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