Fertigungsverfahren
Vorlage:Infobox DIN Als Fertigungsverfahren werden in der Fertigungstechnik alle Verfahren zur Herstellung von geometrisch bestimmten festen Körpern bezeichnet.[1] Dazu zählen Verfahren, bei denen die Formen aus formlosem Stoff gewonnen werden, diese Formen verändert werden sowie Stoffeigenschaften verändert werden.
Fertigungsverfahren
Die Fertigungstechnik definiert Fertigungsverfahren als Verfahren zur Herstellung von geometrisch bestimmten festen Körpern. Diese Körper können sowohl Halbzeuge, oder auch Bestandteile von technischen Gebilden sein. In der Regel müssen mehrere Fertigungsverfahren miteinander kombiniert werden, um aus Rohteilen über Halbfertigteile fertige Produkte wie beispielsweise Maschinen, Apparate, Werkzeuge, Fahrzeuge und andere einteilige oder mehrteilige Gegenstände herzustellen. Grundlage sind zum Beispiel technische Zeichnungen und/oder dreidimensionale CAD-Modelle.
Beispiel Verfahrensablauf
Als Beispiel dient hier die Fertigung eines Schraubstocks
- Grundkörper: Urformen: Schmelze (Formloser Stoff) → Gießen in Gussform (Urformen) → Werkstück (Schraubstockkörper)
- Handkurbel: Umformen: Rohteil (Rundbarren) → Walzen mit Walzgerüst (Umformen) → Bauteil (Rundmaterial für den Hebel)
- Schraubstockspindel: Trennen (durch Zerspanen): Halbzeug (Rundmaterial) → Drehen, Gewindeschneiden (Trennen) → Werkstück (Spindel)
- Gehärtete Schraubstockbacken: Stoffeigenschaften ändern: Rohstoff (Stahl) → Härten der Backen (Stoffeigenschaften ändern) → Werkzeugwerkstoff (gehärteter Stahl)
- Lackierung: Beschichten: rohes Bauteil → Lack aufbringen (Beschichten) → lackiertes Bauteil
- Fertigmontage: Fügen: Einzelteile → Zusammenbau (Fügen) → Fertigteil (Schraubstock)
Hauptgruppen nach DIN 8580
Nach der DIN 8580 sind die Fertigungsverfahren in sechs Hauptgruppen unterteilt, deren Schwerpunkt in der Metallverarbeitung liegt. Verfahren, wie das Papierschöpfen/-sieben, Thermoformen von Kunststoffen oder Blasformen von Glas werden nicht berücksichtigt. Merkmal der Einteilung ist der Begriff Zusammenhalt in Sinne des Zusammenhalts von Teilchen eines festen Körpers oder als Zusammenhalt der Teile eines zusammengesetzten Körpers. Der Zusammenhalt wird entweder geschaffen (Urformen), beibehalten (Umformen, Umlagern von Stoffteilchen), vermindert (Trennen, Aussondern von Stoffteilchen) oder vermehrt (Fügen, Beschichten, Einbringen von Stoffteilchen):
- Urformen (Zusammenhalt schaffen) Alle Fertigungsverfahren, in denen aus formlosem Stoff ein Werkstück hergestellt wird, bezeichnet man als Urformverfahren. In diesem Verfahren wird der Zusammenhalt der Stoffteilchen geschaffen. Als formloser Stoff zählt dabei sämtliches Ausgangsmaterial dessen Form nicht definiert ist, etwa eine Flüssigkeit die sich an die Innenwände des Behälters anpasst. Das wichtigste Verfahren der Gruppe ist das Gießen mit schmelzflüssigem Ausgangsmaterial. Ansonsten kommen noch Pulver und Granulate beim Sintern zum Einsatz oder auch Pasten. Die verschiendenen Generativen Fertigungsverfahren, zum Teil auch als 3D-Druck oder Rapid Prototyping bekannt sind, werden als vergleichsweise junge Verfahren in den DIN-Normen noch nicht kategorisiert; in der Fachliteratur werden sie jedoch mehrheitlich dem Urformen zugeordnet.
- Umformen (Zusammenhalt beibehalten) Man nennt alle Fertigungsverfahren, in denen Werkstücke aus festen Rohteilen durch bleibende Formänderung erzeugt werden, Umformverfahren. Die Masse des Rohteils ist gleich der Masse des Fertigteils. Die wichtigsten Verfahren der Gruppe sind das Walzen, Gesenkschmieden, Fließpressen, Strangpressen, Tiefziehen und Biegen.
- Trennen (Zusammenhalt vermindern) Alle Verfahren, in denen die Form eines Werkstücks durch die Aufhebung des Werkstoffzusammenhalts an der Bearbeitungsstelle vermindert wird, nennt man Trennverfahren. Die wichtigste Gruppe ist das Zerspanen bei dem Material in Form von Spänen entfernt wird (Sägen, Hobeln, Fräsen, Bohren, …). Weitere Wichtige trennende Verfahren sind das Scherschneiden (Stanzen), Brennschneiden oder Funkenerodieren. Ebenfalls zum Trennen zählt das Zerlegen für die Demontage.
- Fügen (Zusammenhalt vermehren) Fügen ist das langfristige Verbinden oder sonstige Zusammenbringen mehrerer Werkstücke geometrisch bestimmter fester Form oder von ebensolchen Werkstücken mit formlosem Stoff. Dazu zählt insbesondere das Schweißen, Löten und Kleben aber auch die Montage das Nieten oder Schrauben.
- Beschichten (Zusammenhalt vermehren) Beschichten ist Fertigen durch Aufbringen einer fest haftenden Schicht aus formlosem Stoff an ein Werkstück. Beispiel: Lackieren, Galvanisieren, Pulverbeschichten, Feuerverzinken
- Stoffeigenschaften ändern
Stoffeigenschaften ändern ist Fertigen durch Verändern der Eigenschaften des Werkstoffes, aus dem ein Werkstück besteht. Dazu zählt das Härten, Glühen (Z.B. Erweichen um die Bearbeitung zu erleichtern).
Eigenschaften und Auswahlkriterien von Fertigungsverfahren
Viele Werkstücke lassen sich durch verschiedene Fertigungsverfahren herstellen. Zahnräder beispielsweise lassen sich durch Schmieden, Wälzfräsen, Wälzhobeln oder viele weitere Fertigungsverfahren herstellen. Diese Verfahren unterscheiden sich jedoch in der erreichbaren Genauigkeit, Oberflächenqualität (Rauheit), der nötigen Bearbeitungszeit, den benötigten Maschinen und Werkzeugen sowie der Flexibilität. Die Flexibilität kann sich dabei auf die Anzahl der Werkstücke beziehen als auch auf die Bandbreite der herstellbaren Formen und zu bearbeitenden Werkstoffe.
Das Gießen und Schmieden sind relativ ungenaue Fertigungsverfahren, die sich jedoch auch für große Stückzahlen eignen und dann mit geringen Stückkosten verbunden sind. Beim Gießen müssen jedoch zunächst Formen oder Modelle gefertigt werden, beim Gesenkschmieden die Gesenke. Da sie recht teuer sind eignen sich beide Verfahren nur für größere Stückzahlen. Außerdem sind beide im Wesentlichen auf Metalle als Werkstoff begrenzt. Holz oder Keramik lässt sich dagegen auch durch Fräsen, Schleifen oder Bohren bearbeiten. Vor allem das Fräsen und Schleifen eignet sich für viele verschiedene Formen und Stückzahlen. Mit beiden lassen sich auch recht gute Genauigkeiten und Oberflächenqualitäten erreichen.
Häufig kommen Kombinationen der Fertigungsverfahren vor um die verschiendenen Vorteile zu kombinieren. Sogenannte Halbzeuge wie Bleche, Barren oder Stangen werden meist mit massentauglichen Verfahren wie dem Schmieden oder Gießen hergestellt. Danach werden sie mit präziseren und flexibleren Verfahren zu den Endprodukten weiterverarbeitet. Aus einem Blech lassen sich beispielsweise durch Stanzen und anschließendes Biegen und Tiefziehen Karosserieteile herstellen. Häufig durchlaufen die Werkstücke dabei die Verfahren in der Reihenfolge in der sie in der DIN 8580 zu den Hauptgruppen zusammengefasst werden. Sie werden also zunächst durch Urformen hergestellt, anschließend durch Umformen weiterbearbeitet und schließlich durch Trennen und Fügen fertigbearbeitet.
Einzelnachweis
- ↑ DIN 8580:2003-09, S. 4
Literatur
- Karl-Heinrich Grote, Jörg Feldhusen (Hrsg.): Dubbel – Taschenbuch für den Maschinenbau. 22. Auflage. Springer, Berlin 2007. ISBN 3-540-68186-8
- Günter Spur, Theodor Stöferle (Hrsg.): Handbuch der Fertigungstechnik. Karl Hanser/Hanser Fachbuch, München/Wien 1981, ISBN 978-3-446-12538-4 (6 Bände).
- Alfred Herbert Fritz, Günter Schulze (Hrsg.): Fertigungstechnik. 10. neu bearbeitete Auflage. Springer, Berlin 2012. ISBN 978-3-642-29785-4
