Innovative Methoden in der Metallteilefertigung

Einführung

Wenn es um die Herstellung von Metallprodukten geht, ist Kreativität das Gebot der Stunde. Fortschrittliche Maschinen mit computergestützter Steuerung nutzen mehrere kombinierte Maschinenbetriebsmodi gleichzeitig und erhöhen so die Möglichkeiten, mehr zu produzieren. Diese Fortschritte machen natürlich mühsame Prozesse überflüssig und ermöglichen so produktivere Abläufe und mehr Exzellenz bei der Herstellung von Metallteilen. Obwohl diese Integration eine technologische Revolution in der Branche darstellen wird, ist sie sicherlich eine unvermeidliche Richtung hin zu nachhaltigen und effizienten Produktionsabläufen für Metallteile.

Was sind die Schlüsselprozesse bei der Herstellung von Metallteilen? 

Bearbeitung

Wenn mit der Bearbeitung der Metallteile begonnen wird, ist es notwendig, das Werkstück richtig zu befestigen. Danach verwenden CNC-Maschinen ein computergesteuertes Werkzeug, um dieser Form zu folgen und das Stück in die gewünschte Form zu schneiden. Lochbohrer, ein Flächenhobel und ein symmetrisches Teil können Drehmaschinen bilden. Diese Variablen sind die kritische Gewindegeschwindigkeit, die Vorschubgeschwindigkeit und der Werkzeugbewegungspfad.

Die Einhaltung der Toleranzen vor Ort, in der Regel das eine Ende zu opfern und am anderen alles zu geben, ist im Allgemeinen das Hauptziel der Betreiber.

Casting

Beim sogenannten „Gießen“ werden Metalle geschmolzen und in Formen gegossen. Wesentliche Tätigkeiten umfassen die Modifizierung, die Metallaufbereitung und die Steuerung des Abkühlprozesses.

Unter den Sandguss- und Druckgusstechniken nutzt nur der Sandguss eine Form auf Sandbasis, während beim Druckguss wiederverwendbare Metallformen zum Einsatz kommen. Dies ist aufgrund der Tatsache erforderlich, dass sowohl die Abkühlgeschwindigkeit als auch das Formmaterial die endgültigen Eigenschaften des Teils bestimmen – Härte und Oberflächenbeschaffenheit.

Schmieden

Wo der Hammer oder die Presse das Metall in die gewünschten Formen drückt, widerstehen diese ihrer thermischen Schwäche. Der Prozess wird beim Erhitzen eingeleitet, bis das Metall den menschlichen Berührungszustand erreicht. Smiths ist in der Lage, eine der beiden Techniken, die offene Form oder die geschlossene Form, zu verwenden, um den Bedarf an separat gefertigten Bauteilen von externen Quellen zu eliminieren.

Das Endprodukt und seine erstaunlichen Eigenschaften entstehen durch die Verfeinerung der Kornstruktur. Wesentliche Variablen sind hierbei Temperatur, Schlaglänge und Vorschubgeschwindigkeit.

Additive Fertigung (AM)

AM wie in der Metallurgie stellt Teile her, indem Pulverschichten übereinander gestapelt werden. Das Verfahren beginnt mit der Erstellung einer virtuellen Version des Objekts.

Die Partikel werden in der Aufnahmekammer durch Lasersintern oder Elektronenstrahlschmelzen mit der exakten Energiemenge erhitzt. Dabei spielen vor allem die Anzahl der Schichten, die Laserleistung und die Scangeschwindigkeit eine Rolle. AM erleichtert die Montage komplexer Komponenten durch die Integration unterschiedlicher Geometrien bei nahezu keiner Abfallerzeugung.

Wie verbessert Innovation die Präzision bei der Herstellung von Metallteilen?

CNC-Bearbeitung

CNC-Geräte erzeugen eine Präzisionsform und eine Wiederholgenauigkeit von +/-0,005. CNC-Geräte erzeugen präzise Schnitte, die sich nahezu perfekt wiederholen. Werkzeugwechsel, die innerhalb kürzester Zeit durchgeführt werden, tragen zu einer höheren Produktionseffizienz bei.

Qualitäten wie die Mehrachsenbearbeitung ermöglichen präzise Konstruktionen, die mechanische Fehler reduzieren. Nehmen wir zum Beispiel die Umformung von Zahnrädern und Motorteilen, die richtig konstruiert sein sollten, um Fehler zu vermeiden. Dies unterstützt eine schnelle Steigerung der Produktion um das 70-fache gegenüber manuellen Methoden.

EDM

Der EDM Der Prozess oder die elektrische Entladungsbearbeitung eignet sich hervorragend, um Metallteilen komplexe Formen zu verleihen, wie sie bei Turbinenschaufeln zu sehen sind. Es verwendet elektrische Funken, um Metalle kaum zu verformen und die Oberfläche glatter erscheinen zu lassen als RA 25. Das Verfahren bietet eine Präzision von 0,001, die für kritische Anwendungen in der Zivilluftfahrt und in medizinischen Einrichtungen unerlässlich ist.

Lasertechnologie

Die Empfindlichkeit bei der Herstellung von Metallteilen mittels Lasertechnologie ist einzigartig in der gleichen Branche wie beim Schneiden von Materialien mit einer Dicke von 20 mm. Aufgrund der geringen Ofenbreite hilft es beim präzisen Schneiden und Verlängern. Das Verfahren ist bekannt für seine hohe Präzision mit Endfehlern von nur 5 Hundertstel Zoll und glatten Kanten anstelle von rauen Kanten, die für die Herstellung fester Zahnräder und elektronischer Gehäuse von entscheidender Bedeutung sind.

Präzisionswerkzeuge

Wir haben mit diesen Präzisionswerkzeugen, einschließlich Mikrometern und CNC-Schleifmaschinen, eine Konformität mit einer Abweichung von weniger als einem Mikrometer zwischen ± 2 erreicht. Sie sind die wesentlichen Elemente, die bei der Herstellung wunderbar bearbeiteter Metallteile helfen, die Endbearbeitung, die häufig bei Komponenten wie Ventilsitzen usw. verwendet wird Nockenwellen.

Welche Rolle spielt die Automatisierung bei der Herstellung von Metallteilen? 

Produktionsautomatisierung

Die Produktionsautomatisierung optimiert den Arbeitsablauf bei der Herstellung von Metallteilen und reduziert manuelle Aufgaben. CNC-Maschinen schneiden 50 Bauteile pro Stunde. Automatisierte Förderbänder verbinden Montagestationen und erhöhen so den Durchsatz. Sensoren verfolgen 300 Variablen, von Temperatur bis Druck, für optimale Effizienz.

Robotik

Roboter revolutionieren die Präzision in der Metallteilefertigung. Sechsachsroboter schweißen die Verbindungen nahtlos. Roboterarme handhaben täglich 200 Teile und sorgen so für die gleiche Konsistenz. Durch die fortschrittliche Programmierung können Roboter Aufgaben wechseln, vom Schneiden bis zur Montage, und so die Produktionseffizienz steigern.

Prozesssteuerung

Verfahren Qualitätskontrolle sorgt für Stabilität bei der Herstellung von Metallteilen. Echtzeit-Überwachungssysteme passen 120 Parameter wie Geschwindigkeit und Kraft an, um Defekte zu verhindern. SCADA-Systeme integrieren Daten aus mehreren Quellen und führen so zu einer um 30 % schnelleren Entscheidungsfindung. Diese Steuerung maximiert die Zuverlässigkeit der Ausgabe.

Qualitätskontrolle

Die Qualitätssicherung in der Metallteilefertigung basiert auf automatisierten Inspektionen. Bildverarbeitungssysteme scannen 1.000 Teile pro Minute und erkennen Mikrofehler. TQM-Praktiken beinhalten kontinuierliche Feedbackschleifen und die Verfeinerung von Prozessen. Präzisionsprüfgeräte überprüfen die Abmessungen und die Integrität jedes Teils und garantieren so höchste Produktstandards.

Welche Arten von Materialien werden bei der Herstellung von Metallteilen verwendet?

Stahl

Stahl, der für seine Festigkeit bekannt ist, dominiert die Herstellung von Metallteilen. Hersteller verwenden die Güten AISI 304 und 316 für eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit. Zu den gängigen Produkten gehören Zahnräder, Rahmen und Wellen. Die Industrie verarbeitet täglich über 500 Tonnen Stahl und nutzt dabei die hohen Zugfestigkeitseigenschaften.

Aluminium

Aluminium wird bei der Herstellung von Metallteilen wegen seines geringen Gewichts geschätzt. Es wird häufig in Komponenten für die Luft- und Raumfahrt verwendet und kommt in Gehäusen und Halterungen zum Einsatz. Legierungen wie 6061 und 7075 werden aufgrund ihrer Formbarkeit und Ermüdungsbeständigkeit ausgewählt. Die Hersteller verarbeiten wöchentlich etwa 300 Tonnen Aluminium.

Titan

Titan zeichnet sich bei der Herstellung von Metallteilen durch sein außergewöhnliches Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht aus. Es ist von entscheidender Bedeutung für medizinische Implantate und Verbindungselemente in der Luft- und Raumfahrt. Aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit wird überwiegend die Legierung Ti-6Al-4V verwendet. Täglich werden rund 50 Spezialteile aus Titan hergestellt.

Legierungen

Legierungen verbessern die Eigenschaften bei der Herstellung von Metallteilen. Messing, Bronze und Inconel sind aufgrund ihrer spezifischen Vorteile wie Leitfähigkeit und Hitzebeständigkeit üblich. Hersteller wählen diese Legierungen häufig für spezielle Anwendungen wie elektrische Steckverbinder und Wärmetauscher aus und produzieren monatlich Tausende von Teilen.

Welche Auswirkungen hat die digitale Fertigung auf die Branche? 

CAD CAM

Das muffige Zeitalter des Designs in der Welt der Metallteileproduktion hat sich verändert CAD CAM in einem beispiellosen Tempo. Die beteiligte Community bereitet sich darauf vor, große und kleine Komponenten wie Rohrleitungen oder Turbinenschaufeln schnell zusammenzubauen.

Die Software dient auch zur Modellierung adaptiver Änderungen, wodurch Unternehmen die Prototypenphasen um 70 % verkürzen können. Heutzutage erfordert diese Aufgabe bis zu 200 Konstruktionsänderungen pro Woche, was zu einer Steigerung der Fertigungspräzision und -geschwindigkeit beiträgt.

IoT

Das Konzept der Vernetzung mit IoT geht über die bloße Welt der Metallbearbeitung hinaus. An Maschinen angebrachte Sensoren übermitteln jede Sekunde Statusmeldungen, dabei sind es 400 Datenpunkte gleichzeitig. Dank der automatischen Systemwarnung und Fehlerwarnung ist es zuverlässiger als je zuvor, was zu einer Zeitersparnis bei der Wartung führt. Die Produktionskanäle beginnen zu schwanken und passen Änderungen so an, dass die Gesamteffizienz steigt.

Digitalisierung

Die Digitalisierung sorgt dafür, dass sich die Arbeitsabläufe der Bediener in der Metallteilefertigung verbessern. Die Aufzeichnungen liegen im digitalen Format statt in Papierform vor und ermöglichen so eine schnellere Datenbestätigung und -eingabe.

Der Einsatz von Cloud-Systemen für Projekte, auf die die Gruppenmitglieder von jedem Bereich der Organisation aus zugreifen können, hilft dabei, die Projektdateien schnell aufzuschlüsseln. Eine solche Einbindung führt zu einer Einbindung des Arbeitsablaufs sowie zu einer schnelleren Darstellung von Kundenprojekten.

Intelligente Fabriken

Intelligente Fabriken erweitern den Umfang der Automatisierung in der Metallteilefertigung. Durch ein integriertes System koordinieren die Produktionslinien ihre Aktionen und gestalten 500 tägliche Abläufe neu. Diese Komplizen reduzieren menschliche Fehler und Verschwendung und erhöhen die Präzision.

Diese Werkstätten sind so flexibel, dass jegliche Gestaltung der Teile für sie aufgrund der Effizienz und des Umweltschutzes kein Problem darstellt

Momentandaten garantieren Schnelligkeit als Bestandteil der Metallverarbeitung. Mit Prüfwerkzeugen wird die Funktion von 800 Maschinenteilen überprüft, um sicherzustellen, dass sie optimal funktionieren und alle Parameter in Sekundenschnelle angepasst werden.

Diese Daten helfen dabei, Maschinenausfällen vorzubeugen und solche Wartungsaufgaben zu bewältigen, ohne dass es zu einer Unterbrechung des Produktionsprozesses kommt. Die Datenanalyse wird zu einem Werkzeug, um die Steigerungen der Fabrikproduktion stets umzusetzen.

Tabelle zu den Auswirkungen der digitalen Fertigung auf die Branche!

Welche Vorteile bieten innovative Methoden im Prototyping?

Rapid-Prototyping

Durch die Beschleunigung und Verkürzung der Prototypenentwicklungszeit ermöglicht Rapid Prototyping eine schnellere Markteinführung neuer Metallteile. Die Designer arbeiten innerhalb einer Woche die Gehäuse- und Getriebekombinationen durch und können dabei über 30 Modelle testen.

Es verkürzt den Lebenszyklus, was es ermöglicht, Markttests durchzuführen, Fehler oder Störungen schneller zu ermitteln und den kreativen Prozess und die Verbraucherorientierung zu fördern.

3d Drucken

3D-Drucker ermöglichen die Herstellung vielfältiger Metallkomponenten durch den Einsatz unterschiedlicher Verarbeitungstechniken. Es bietet die Möglichkeit, so komplexe Geometrien wie Gitterstrukturen zu erzeugen, die mit modernen Methoden bezeichnet werden.

Diese Technologie ermöglicht es dem Hersteller, von morgens bis abends 50 einzigartige Komponenten herzustellen und gleichzeitig die Materialverschwendung zu minimieren. Der Grad der Individualisierung steigt, wodurch die Hersteller flexibler und schneller auf spezifische Kundenbedürfnisse eingehen können.

Virtuelle Simulationen

Virtuelle Simulationen sind darauf ausgelegt, bei der Herstellung von Metallteilen ein Höchstmaß an Genauigkeit zu erreichen. Ingenieure betrachten nicht nur die Zugfestigkeit und die Aerodynamik solcher Materialien mithilfe von Computeransichten – sie bestätigen ihre digitalen Erkenntnisse auch in Live-Tests.

Dieser Ansatz simuliert mögliche Ergebnisse in der realen Welt und misst das Leistungsniveau anhand des Durchschnitts von 200 Simulationen pro Projekt. Daher müssen keine physischen Prototypen mehr hergestellt werden, die teuer sind und auch den Innovationskreislauf schnell ermöglichen.

Design-Iterationen

Iterationen werden verfeinert und durch 3D-Druck der Prototypen aus Metalllegierungen umgesetzt. Die Menschen arbeiten nach einem iterativen Prozess und auf diese Weise finden Produktverbesserungen auf der Grundlage kontinuierlichen Feedbacks statt, wobei das Design bis zu 40 Mal pro Prototypenphase geändert wird. Diese Art der Beseitigung von Schönheitsfehlern vor der Serienproduktion ermöglicht höchste Qualität und eine bessere Übereinstimmung mit den Kundenanforderungen.

Wie beeinflusst Innovation die Haltbarkeit von Metallteilen? 

Längere Lebensspanne

Es wird noch mehr Innovationen bei der Produktion von Metallteilen geben, was zu einer langen Zeit führen wird. Im Hinblick auf die nächste Generation der Technik zeigen Hightech-Legierungen eine erhöhte Anzahl ihrer ultimativen Stärken. Die numerisch gesteuerte Maschine eignet sich hervorragend für eine längere Schneidlebensdauer, da sie präzise Schnitte liefert und so Verschleiß vermeidet. Durch die JIT-Montage (Just-in-Time) minimiert das Unternehmen (MPM) die Verschlechterung der Artikel und hält den Lagerbestand auf einem idealen Niveau. Jede Innovation gibt uns die Möglichkeit, die Lebensdauer der Sonden zu verlängern, von den hartgesottenen Zahnrädern bis hin zu den einfachsten Halterungen, alle zeigen eine konsistente, längere Lebensdauer im Feld.

Beschichtungen

Die eingesetzten E-Coating-Verfahren sorgen dafür, dass die Ware umfassend vor Korrosion geschützt ist. Durch die PVD (Physical Vapour Deposition) werden auch widerstandsfähige Materialien infundiert, die nicht zerkratzt werden können.

Eine DLC-Beschichtung (Diamond-Like Carbon) ist nur eines der Beispiele für Techniken wie diese, bei denen Schichten mit einer Dicke von weniger als nur Mikrometern aufgetragen werden, die jedoch eine deutlich erhöhte Härte liefern. Diese Verbesserungen betreffen die Teile, die das Gehäuse bilden, den äußeren Teil des Motors und die innere Drehmomentübertragungswelle, um langlebigere Komponenten zu sein.

Behandlungen

Die Wärmebehandlung verbessert die Mikrostruktur; Dies erhöht somit die Leistung von Metallteilen. MPM-Techniken umfassen Borsten wie Glühen und Abschrecken, um Härte und Zähigkeit zu kontrollieren. Tiefkalte, härterkörnige Strukturen erleichtern die Verformung von Metall, was zu einer höheren Haltbarkeit führt.

Durch das Laser-Preening, eine kürzlich entwickelte Technik, werden günstige Kompressionen erzielt. Dadurch wird der Grenzwert deutlich erhöht, der angibt, wie lange kritische Komponenten wie Turbinen und Befestigungselemente funktionieren können, bevor sie ausfallen.

Abschluss

Wenn man von der Zukunft der Herstellung von Metallteilen spricht, ist es offensichtlich, dass Innovation gute Erträge gebracht hat. Techniken wie 3D-Druck und CNC-Automatisierungssysteme sind Beispiele für den Fortschritt, den maschinelles Lernen nutzt und den Zeitaufwand und die Ressourcen vereinfacht und minimiert. Weitere Einzelheiten zu den Änderungen erfahren Sie durch Navigieren unter CNCYANGSEN um die Auswirkungen auf Ihre Produktionslinie zu überprüfen. Passen Sie sich an diese technischen Fortschritte an, damit Sie in einem hart umkämpften Umfeld die Nase vorn haben.