WEITERE DETAILS

Freiformen für Design, Produktdesign, Industriedesign, Prototypen.

Fräsen

Fräsen

Freiformen für Design, Produktdesign, Industriedesign, Prototypen.

StartLeistungenProduktionSerienfertigungFräsen

3D Fräsen

Was wir für Sie tun können

  • Freiformen für Design, Produktdesign, Industriedesign, Prototypen
  • Formen für Laminate GFK CFK Aramid
  • Formen und Modelle für Vakuumguss in Silikon
  • Formeinrichtungen für Serie Pu-Schäumlinge
  • Zierteile mit Polierten Oberflächen
  • Weichschäume, wie beispielsweise Sitz- oder Polsterschaum
  • Hohe Maßgenaugkeit

Was ist 3D Fräsen?

Das Fräsen an sich zählt zur Kategorie der spanenden Fertigungsverfahren, bei den das verwendete Werkzeug rotiert. Gemäß der für das Fräsen maßgeblichen DIN 8589 ist Fräsen das Spanen mit kreisförmiger Schnittbewegung und schräg oder senkrecht zur eigenen Drehachse ausgeführten Vorschubbewegung. Unabhängig von der jeweiligen Vorschubbewegung behält die Drehachse der Schnittbewegung dabei stets ihre Position zum mehrzahnigen Werkzeug. Im Allgemeinen kommen in der Praxis mit dem Gleichlauffräsen und dem Gegenlauffräsen insbesondere zwei Fräsmethoden zum Einsatz.

Erstere Variante wird vorzugsweise beim Schlichten eines Werkstücks bzw. zum Generieren höchster Oberflächengüten verwendet. Demgegenüber eignet sich das Gegenlauffräsen insbesondere für das Vorschruppen eines Werkstücks mit lediglich groben Oberflächenergebnissen.

Für ein echtes 3D Fräsen benötigen Sie zum Beispiel eine 5-Achs CNC Fräsmaschine. Eine qualitativ hochwertige Maschine dieser Art führt das jeweilige Fräswerkzeug in jedem erdenklichen Winkel an das zu bearbeitende Werkstück heran und erzeugt 3D Konturen sowie explizite Freiformflächen.

3D Fräsen: Wie funktioniert das CNC-Fräsen in 3D?

Der funktionelle Schwerpunkt beim Fräsen via CNC-Maschinen (CNC: Computerized Numerical Code) liegt auf der Nutzung einer modernen Steuerungstechnik. Diese versetzt eine Fräse erst in die Lage, Werkstücke – unabhängig von der Komplexität – automatisch mit höchster Präzision anzufertigen. Wichtig ist es dabei, dass der jeweilige Anwender die numerische Steuerung der Werkzeug- bzw. Maschinenbewegung mit den entsprechenden Weginformationen programmiert. Eingegeben werden diesbezüglich vor allem die Positionswerte für jede einzelne NC-Achse mit einer bestimmten Auflösung (Beispiel: 1/1000 mm). Im Fokus steht zudem die permanente Steuerung der Relativbewegung zwischen Werkstück und Fräswerkzeug. Diese Bewegung wird für jede einzelne NC-Achse simultan in der CNC fortlaufend ermittelt und geregelt.

Das Aufspannen des Werkstücks erfolgt manuell, während die Einspannung sowohl manuell als auch automatisch geregelt werden kann. Die einzelnen Bezugspunkte werden zwar manuell eingegeben, das Positionieren des Werkzeugs erfolgt dann aber automatisch via der integrierten Heidenhain Steuerung. Das gewünschte Bearbeitungsprogramm gibt der Anwender selbst ein oder aber ein entsprechender Datenträger kommt zum Einsatz. Die Informationsdarstellung erfolgt zahlenmäßig. Zur Absicherung der Qualität sollten Lasermessverfahren oder beispielsweise tastende Schalter integriert werden, die während der gesamten Bearbeitung sowohl Werkstück als auch Werkzeug kontrollieren und bei entsprechenden Abweichungen Änderungen vornehmen.

3D Fräsen mit verschiedenen Materialien

Ein großer Vorteil des 3D Fräsens ist sicherlich die Flexibilität im Hinblick auf das zu bearbeitende Material. Die Bandbreite an bearbeitbaren Materialien reicht hier von Holz und Kunststoff über Aluminium sowie Metall bis hin zu Schaumstoff. Bei der Bearbeitung des jeweiligen Materials kommen grundsätzlich unterschiedliche Fräserarten zum Einsatz. So kann gewährleistet werden, dass für jedes Material immer genau der optimale Fräser verwendet wird, um das jeweilige Material zuverlässig und präzise abzutragen.

Quasi an jeden Fräsvorgang werden andere Anforderungen gestellt. Wenn Sie zum Beispiel eine 3D Relief Gravur erstellen möchten, müssen Sie lediglich oberflächlich fräsen. Wollen Sie stattdessen eine bestimmte Form ausschneiden, ist in der Regel ein Fräsvorgang gefragt, der tiefe Einschnitte in das jeweilige Material realisiert. Auch innerhalb der einzelnen Material-Kategorien kommen oftmals weitere Abstufungen zum Tragen. Beim Holz müssen Sie zum Beispiel zwischen Hart- und Weichhölzern unterscheiden; ähnlich verhält es sich bei den Metallen, die teilweise prägnante Unterschiede offenbaren. Daher kommen beim 3D Fräsen mit verschiedenen Materialien auch stets material- und formspezifische Werkzeuge zum Einsatz.

Aluminium Fräsen

Das 3D Fräsen von Aluminium zählt gerade im Maschinen- und Fahrzeugbau sowie etwa auch im Flugzeugbau zur nahezu täglichen Arbeit. Neben der Erstellung von Leichtbauteilen und anderen Komponenten oder auch von expliziten Gravuren steht gerade in diesen Branchen auch das Planfräsen von Dichtflächen etwa bei Getriebe- oder Motorgehäusen im Fokus. Aber auch in anderen Branchen nimmt das 3D Fräsen mittlerweile eine zentrale Rolle ein. So wird etwa für die Fertigung von Modeschmuck aus Aluminium oftmals auf das 3D Fräsen zurückgegriffen.

Als die fünf wesentlichsten Kenngrößen im Hinblick auf das 3D Fräsen von Aluminium haben sich dabei folgende Faktoren herauskristallisiert:

  • Die Art der Aluminiumlegierung.
  • 
Schneidenanzahl und Material des Fräsers.
  • Höhe der Fräserdrehzahl.
  • Höhe der Vorschubgeschwindigkeit.
  • 
Die verwendete Art des Kühlschmiermittels (KSS).

Metall Fräsen

Im Rahmen der CNC Metallbearbeitung findet das 3D Fräsen häufig Anwendung. Zum Einsatz kommen hierbei vorzugsweise leistungs- und performancestarke CNC Portalfräsen. Eine solche Portalfräse hält dabei nicht nur ungemein großen Kräften stand, sondern stehen zudem für eine extrem hohe Steifigkeit sowie für eine niedrige Abweichungstoleranz im Hinblick auf die vorgegebenen Fräsbahnen. Im Gegensatz zu anderen Materialien kommt es beim Fräsen von Metallen zu einer vergleichsweise hohen Wärmeentwicklung. Daher ist es hier ungemein wichtig, dass Sie bei der Metallbearbeitung beispielsweise durch eine CNC Portalfräse stets eine gute Kühlung durch eine funktionelle Kühleinrichtung gewährleisten.

Kunststoff Fräsen

Beim 3D Kunststoff Fräsen kommen oftmals Spezialfräser zum Einsatz, die eine besondere Schärfe garantieren. Denn die Fräserschärfe ist bei diesem Material mitentscheidend für eine erfolgreiche Bearbeitung von Werkstücken. Ein eher stumpfer Fräser führt demgegenüber häufig zum Schmelzen des Werkstoffs und damit letztendlich auch zu unsauberen Schnittkanten. Erfahrungen haben gezeigt, dass insbesondere Fräser für Aluminium für das Kunststoff Fräsen prädestiniert sind, da diese zum einen präzise und filigran arbeiten und zum anderen dank der qualitativ hochwertigen Schneide die Wärmeentwicklung minimiert. Auch eine vergleichsweise hohe Schnittgeschwindigkeit nimmt hier eine wichtige Rolle ein. Dieses schnelle Fräsen erzeugt nämlich kaum Wärme. Wird dagegen eine zu geringe Schnittgeschwindigkeit gewählt, wird der Span häufig eher abgerissen als formgebend abgetragen.

Holz Fräsen

Das Holz Fräsen ist weit verbreitet und wird als Verfahren gerade im Möbel- und Flugzeugmobilbau, im Schiffsmodellbau sowie für die Fertigung von Holzmöbeln und -schildern sowie für die Herstellung von Holzmodellen im Architekturbereich verwendet. Auch Holz weist dabei als natürlicher Werkstoff charakteristische Besonderheiten auf, die für das 3D Fräsen
entscheidend sind. So muss etwa weiches Holz wie Kiefer, Linde, oder Pappel sehr vorsichtig eingespannt werden, da es oftmals leicht und schnell bricht. Außerdem sollte der Vorschub nicht zu groß und die Drehgeschwindigkeit nicht zu langsam sein. Ansonsten könnte sich das Spanwerkzeug mit dem Werkstück verkannten. Hartes Holz ist demgegenüber zwar unempfindlicher, erfordert aufgrund der Materialhärte aber grundsätzlich schärfere Fräser.

Schaumstoff Fräsen

Gefräst werden in der Industrie vor allem Schaumstoffe auf Polyurethan- und Polyethylen-Basis; die einzelnen Ausführungen verfügen dabei in der Regel über weiche bis mittelharte Härtegrade. Sollen demgegenüber Hartschäume bearbeitet werden, stellen zumeist Carbon-Fräser eine exzellente Wahl dar. Gemäß den jeweiligen CAD-Daten können mit einer entsprechenden Fräsmaschine die unterschiedlichsten Arten von Bauteilen als Prototyp oder auch im Rahmen von kleinen Serien hergestellt werden. Gerade bei diesem Material ist Flexibilität und Individualität daher Trumpf.

Die Vorteile des 3D Fräsen

Beim 3D Fräsen wird ein Blockmaterial benötigt, welches im subtraktiven Fertigungsverfahren bearbeitet wird. Im Gegensatz zur Arbeitsweise eines 3D-Druckers, wird das Material dabei nach und nach konsequent abgetragen. Außerdem muss ein CNC Programm zur Steuerung integriert sein, das sämtliche Informationen enthalten muss. Sämtliche Materialien, die nicht verflüssigt werden können, müssen grundsätzlich mit einer entsprechenden CNC Fräse hergestellt werden. 

Die Vorteile des 3D-Fräsens auf einen Blick:

  • 
Ideal geeignet für Kunststoffe, Holz und Metalle.
  • Schnelle Umsetzbarkeit von Gravuren.
  • Prädestiniert für Funktionsbaugruppen und hochfeste Konstruktionen.
  • Präzise Fertigung von Gewinden und Passungen sind jederzeit möglich.
  • Große Flexibilität und Individualität beim Fräsvorgang aufgrund einer Vielzahl an nutzbaren Materialien und an materialspezifischen Werkzeugen.
  • Stetige Qualitätskontrolle durch numerische Steuerung und aufgrund integrierter Taster bzw. Messverfahren.

[toc]

Weitere Verfahren