Fertigungsverfahren

Fertigungsverfahren dienen der Herstellung von Werkstücken. Für jede Produktion werden eines oder mehrere Fertigungsverfahren benötigt. Nach DIN 8580 existieren aktuell sechs Hauptgruppen der Fertigungsverfahren. Unterschieden wird in eine Änderung der Form und eine Änderung der Stoffeigenschaften. Über die Forschung und Entwicklung wird dauerhaft versucht, die Fertigungsverfahren zu verbessern. Unternehmen sollten versuchen, die geeignetsten Fertigungsverfahren auszuwählen.

Die Lektion bringt dir die Fertigungsverfahren nach DIN 8580 näher. Du lernst die sechs Verfahren kennen und erfährst, wie ein Unternehmen die richtigen Verfahren auswählt und wie diese stetig weiterentwickelt werden. Zum Abschluss stehen dir Übungsfragen zur Verfügung.

Die Fertigungsverfahren nach DIN 8580

Sobald ein Werkstück hergestellt werden soll, muss sich ein Unternehmen entscheiden, welches Fertigungsverfahren es einsetzt. Da unzählige Methoden bestehen, wurden sechs Grundbegriffe für Fertigungsverfahren definiert, die in der DIN 8580 festgelegt sind. Das Ergebnis aus einem Fertigungsvorgang sind Endprodukte oder Halbfertigprodukte.

Die herzustellenden Produkte wurden vorher konstruiert, damit ein Ziel vorgegeben ist. Bei den Fertigungsverfahren geht es darum, den Zusammenhalt von festen Körpern zu schaffen, beizubehalten, zu vermindern oder zu vermehren.

Die sechs Fertigungsverfahren:

• Zusammenhalt schaffen durch Urformen
• Zusammenhalt beibehalten durch Umformen
• Zusammenhalt vermindern durch Trennen
• Zusammenhalt vermehren durch Fügen
• Zusammenhalt vermehren durch Beschichten
• Stoffeigenschaft ändern durch Umlagern, Aussondern oder Einbringen

Zusammenhalt schaffen durch Urformen

Das Urformen beschreibt die Fertigung von Werkstücken aus zuvor losen Stoffen. In den meisten Fällen entstehen dabei Werkstücke aus Metall oder aus Kunststoff. Das Urformen ist der Erstschritt, der erstmals zu einem Werkstück führt. Hierfür stehen je nach Zustand der losen Stoffe verschiedene Verfahrenstechniken, wie Gießereitechnik, Pulvermetallurgie oder Galvanoplastik zur Verfügung.

Zustand der losen Stoffe:

• Flüssig – Urformen durch Metallgießen
• Plastisch – Urformen durch Kunststoffgießen
• Breiig – Herstellung von Beton oder Keramik
• Pulverförmig – Urformen durch Pressen
• Faserförmig – Herstellung von Papier oder Spanplatten
• Gasförmig – Urformen durch Abscheidung

Zusammenhalt beibehalten durch Umformen

Das Umformen behandelt ein Werkstück nach dem Urformen. In diesem Arbeitsschritt wird das jeweilige Objekt in die gewünschte Geometrie gebracht. Das vorhandene Material bleibt bestehen. Im Normalfall findet das Umformen bei Metallteilen statt. Es bestehen unterschiedliche Verfahren, die je nach Werkstück und dessen Beschaffenheit zur gewünschten Form führen.

Werkstücke lassen sich durch Druck (Walzen, Freiformen, Eindrücken) oder Zug (Durchziehen, Tiefziehen) umformen. Das Walzen findet eher bei massiven Werkstücken statt, während das Tiefziehen Verwendung bei Blechteilen findet. Eine Unterscheidung wird häufig zwischen der Warm- und Kaltumformung gemacht.

Zusammenhalt vermindern durch Trennen

Das Trennen bezeichnet die Teilung von Werkstücken. Hierdurch geht Material vom Werkstück verloren und es entstehen Reste oder Späne. Das Trennen kann durch verschiedene Arbeitsvorgänge geschehen. Beim Zerteilen entstehen aus einem Werkstück mehrere verwendbare Teile und somit keine Reste. Andere Vorgänge sind beispielsweise das Drehen, Schleifen, Abtragen, Zerlegen oder Reinigen, wobei Reste und Späne entstehen.

Zusammenhalt vermehren durch Fügen

Das Fügen ist ein Vorgang, bei dem mehrere Werkstücke mit langfristigen Absichten miteinander verbunden werden. Dies geschieht durch die Verfahren selbst oder durch mithilfe von formlosen Stoffen, wie etwa Klebstoff. Die Verbindungen können lösbar (Schrauben), unlösbar (Schweißen) oder bedingt lösbar (Nieten oder Löten) sein. Das Fügen kann durch unterschiedliche Techniken erfolgen.

Techniken beim Fügen

• Zusammensetzen
• Füllen
• Pressen
• Stanzen
• Schweißen
• Schrauben
• Nieten
• Löten
• Kleben

Zusammenhalt vermehren durch Beschichten

Beim Beschichten gewinnt ein Werkstück an Masse hinzu. Es wird eine dauerhafte Schicht aufgetragen, deren Dicke nicht definiert ist und daher variieren kann. Die Beschichtungsverfahren haben unterschiedliche Ausprägungen, die im Normalfall durch das Beschichtungsmaterial bezeichnet werden. Das Material kann gasförmig, flüssig, gelöst oder fest sein.

Beschichtungsverfahren

• Flammenbeschichtung
• Lackieren
• Emaillieren
• Plastifizieren
• Galvanisieren
• Verzinken
• Verzinnen
• Pulverbeschichten
• Auftragsschweißen

Stoffeigenschaft ändern durch Umlagern, Aussondern oder Einbringen

Über das Stoffeigenschaftsändern können die Eigenschaften von einem Werkstück dauerhaft geändert werden. Dies geschieht aus dem Grund, dass ein Material im Anschluss leichter bearbeitet oder im Gebrauch besser verwendet werden kann. Das Material wird in den Eigenschaften Härte, Festigkeit, Dehnbarkeit oder Elastizität verändert. Meist geschieht dies über die Nutzung hoher Temperaturen.

Fertigungsverfahren auswählen

Welches der vorangestellten Fertigungsverfahren in einem Unternehmen ausgewählt werden sollte, hängt von unterschiedlichen Faktoren ab. Ein Unternehmen hat in vielen Fällen mehrere Möglichkeiten, um zum gewünschten Ziel zu kommen. Ist das Verfahren nicht durch den Kundenauftrag vorgegeben, so wird das Unternehmen wirtschaftlich abwägen.

Die vorhandenen Maschinen, das Know-how beim Personal, die Kosten der Verfahren, der zeitliche Ablauf oder die Größe vom Auftrag können neben weiteren Aspekten eine Rolle spielen, zu welchem Fertigungsverfahren gegriffen wird.

Fertigungsverfahren entwickeln

Unternehmen haben ein Interesse daran, ihre Fertigungsverfahren weiterzuentwickeln. Durch immer bessere Verfahren lassen sich Zeit, Kosten, Personal oder Material einsparen. Es werden immer bessere Fertigungsverfahren entwickelt und auch neue Methoden entworfen.

Leichtbau

Eine Methode, die seit Jahren immer stärker erforscht wird, ist der Leichtbau. Hierbei handelt es sich um die Gewichtsvermeidung an Produkten. Kunststoffe oder Leichtmetalle ersetzen massive Bauteile. Ebenso gehören Stahl und Blech zur Leichtbauweise.

Additive Fertigungsverfahren

Zu den additiven Fertigungsverfahren gehört unter anderem der 3D-Drucker, der in immer mehr Unternehmen Einzug hält. Hierbei handelt es sich um ein Gerät, welches aus losen Stoffen formgenaue Teile formt, die zuvor nach Konstruktion programmiert wurden.

Übungsfragen