Auswirkungen der CNC-Bearbeitung auf die Oberflächenrauheit in Fused Deposition Modeling-Produkten

May 16, 2023

15. Juli 2022 von Mai Tao Hinterlasse einen Kommentar

Fused Deposition Modeling (FDM) ist eine 3D-Drucktechnologie, bei der geschmolzene Kunststofffilamente verwendet werden, um Objekte Schicht für Schicht aufzubauen. FDM-Teile werden typischerweise aus thermoplastischen Materialien wie ABS, PLA oder PC hergestellt.

Sobald das Objekt gedruckt ist, kann es mit verschiedenen Methoden wie Schleifen, Lackieren oder maschineller Bearbeitung bearbeitet werden. Die CNC-Bearbeitung ist eine der gebräuchlichsten Methoden zur Endbearbeitung eines FDM-Teils.

Dabei wird mit computergesteuerten Schneidwerkzeugen Material von der Oberfläche des Objekts abgetragen, bis es die gewünschte Form und Größe erreicht.

Beim Fused Deposition Modeling (FDM) wird eine Schicht geschmolzenen Kunststoffs in einem vorgegebenen Muster auf eine Bauplatte aufgetragen.

Sobald die Schicht abgekühlt und verfestigt ist, wird die Bauplatte abgesenkt und eine weitere Schicht darauf aufgetragen. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis der gewünschte Artikel fertig ist.

Eine der Herausforderungen bei FDM besteht darin, dass der Abscheidungsprozess zu Oberflächenunregelmäßigkeiten führen kann, die als Oberflächenrauheit bezeichnet werden. Mithilfe der CNC-Bearbeitung können diese Unregelmäßigkeiten ausgeglichen und die Oberflächenbeschaffenheit eines FDM-Teils verbessert werden.

In den meisten Fällen umfasst die CNC-Bearbeitung Fräs- oder Drehvorgänge. Beim Fräsvorgang wird mit einem rotierenden Schneidwerkzeug Material vom Teil entfernt.

Auch beim Drehvorgang kommt ein rotierendes Schneidwerkzeug zum Einsatz, allerdings wird in diesem Fall das Teil gedreht, während das Werkzeug stationär bleibt.

Mit beiden Verfahren können hervorragende Ergebnisse hinsichtlich der Oberflächenrauheit erzielt werden. Im Allgemeinen ist die CNC-Bearbeitung eine effektive Methode zur Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit eines FDM-Teils.

Es ist jedoch zu beachten, dass bei der CNC-Bearbeitung bei unsachgemäßer Ausführung auch neue Oberflächenunregelmäßigkeiten entstehen können.

Dies liegt daran, dass die von der CNC-Maschine erzeugten Werkzeugwege kleine „Täler“ in der Oberfläche des Teils erzeugen können. Diese Täler sind normalerweise nur wenige Mikrometer tief, können aber mit bloßem Auge sichtbar sein.

In manchen Fällen können sie auch die Funktion des Teils beeinträchtigen. Wenn beispielsweise ein Ventilsitz eine raue Oberfläche hat, dichtet er möglicherweise nicht richtig ab.

Darüber hinaus kann die durch den CNC-Bearbeitungsprozess erzeugte Wärme dazu führen, dass sich der Kunststoff verzieht und verformt, was sich weiter auf die Oberflächenrauheit auswirkt.

Daher ist es wichtig, die Auswirkungen der CNC-Bearbeitung auf die Oberflächenrauheit sorgfältig abzuwägen, bevor diese Methode zur Herstellung von Teilen verwendet wird.

In den meisten Fällen führen herkömmliche Bearbeitungsmethoden zu einer glatteren Oberflächenbeschaffenheit. Oder es ist wichtig, mit einem erfahrenen Maschinisten zusammenzuarbeiten, um sicherzustellen, dass die gewünschten Ergebnisse erzielt werden.

Beim FDM wird Filament erhitzt und durch eine Düse extrudiert, um Schichten zu erzeugen. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis das gewünschte Objekt erstellt ist. Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Auswirkungen der CNC-Bearbeitung auf die Oberflächenrauheit zu minimieren.

Eine Methode besteht darin, bei der Bearbeitung des Objekts eine niedrigere Schnittgeschwindigkeit zu verwenden. Dies trägt dazu bei, die Bildung von Unebenheiten auf der Oberfläche zu verhindern.

Bei der CNC-Bearbeitung hat die Geschwindigkeit des Schneidwerkzeugs einen direkten Einfluss auf die Qualität des Endprodukts.

Wenn die Schnittgeschwindigkeit zu hoch ist oder sich der Fräser zu schnell bewegt, kann es zu einem Schlagen oder Rattern des Werkzeugs kommen, was zu winzigen Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des Materials führen kann.

Diese Unregelmäßigkeiten können verstärkt werden, wenn das Objekt aus einem weichen Material wie Kunststoff besteht, was zu einer raueren Oberflächenbeschaffenheit führt.

Durch die Reduzierung der Schnittgeschwindigkeit können die Auswirkungen dieser Technologien auf die Oberflächenrauheit minimiert werden. Dies führt zu einer glatteren Oberfläche des Objekts. Darüber hinaus trägt die Verwendung einer niedrigeren Schnittgeschwindigkeit auch dazu bei, die Lebensdauer des Fräsers zu verlängern.

Daher ist es oft ratsam, bei der Bearbeitung eines Objekts mit einer CNC-Maschine eine niedrigere Schnittgeschwindigkeit zu verwenden.

Eine andere Methode besteht darin, ein höherwertiges Schneidwerkzeug zu verwenden, das speziell für die Bearbeitung von Kunststoffen entwickelt wurde.

Bei der Bearbeitung von Kunststoffen gibt es verschiedene Faktoren, die die Oberflächenrauheit beeinflussen können. Einer der wichtigsten Faktoren ist die Art des verwendeten Schneidwerkzeugs.

Ein hochwertiges Schneidwerkzeug, das speziell für die Bearbeitung von Kunststoffen entwickelt wurde, liefert in der Regel eine viel glattere Oberfläche als ein Allzweckwerkzeug.

Darüber hinaus sollten Geschwindigkeit und Vorschub sorgfältig kontrolliert werden, um ein Einkerben oder Reißen des Materials zu vermeiden. Mit der richtigen Sorgfalt und Liebe zum Detail ist es möglich, mit der CNC-Bearbeitung auch auf relativ weichen Kunststoffen sehr glatte Oberflächen zu erzeugen.

Schließlich ist es auch wichtig, sicherzustellen, dass das Objekt nach Abschluss des Bearbeitungsprozesses ordnungsgemäß gekühlt wird. Dies trägt dazu bei, ein Verziehen und Verziehen des Kunststoffs zu verhindern. Wenn Sie diese Tipps befolgen, ist es möglich, ein glattes Finish auf einem CNC-bearbeiteten FDM-Teil zu erzielen.

Obwohl FDM häufig für den Prototypenbau und die Kleinserienfertigung eingesetzt wird, kann es auch zur Herstellung von Endteilen mit hoher Oberflächengüte eingesetzt werden. Hier sind einige Tipps zur Verbesserung der Oberflächengüte mit FDM:

Einer der wichtigsten Faktoren für die Erzielung einer hohen Oberflächengüte mit FDM ist die Schichtdicke. Je dünner die Schichten sind, desto glatter wird die Oberfläche. Das Drucken dünner Schichten erfordert jedoch auch mehr Zeit und Aufwand. Daher ist es wichtig, eine Balance zu finden, die Ihren Anforderungen entspricht.

Ein weiterer Faktor, der die Oberflächenbeschaffenheit beeinflusst, ist der Füllanteil. Ein geringerer Füllanteil führt zu einer glatteren Oberfläche, macht das Teil aber auch schwächer. Auch hier ist es wichtig, eine Balance zu finden, die Ihren Bedürfnissen entspricht.

Schließlich kann auch die Art des verwendeten Kunststofffilaments die Oberflächenbeschaffenheit beeinflussen. Einige Kunststoffe sind anfälliger für Verformungen als andere, was zu Unvollkommenheiten auf der Oberfläche des fertigen Teils führen kann. Experimentieren Sie mit verschiedenen Filamenten, um eines zu finden, das die gewünschten Ergebnisse liefert.

Wenn Sie diese Tipps befolgen, können Sie mit Fused Teile mit einer hohen Oberflächengüte herstellen.

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die CNC-Bearbeitung die Oberflächenrauheit von FDM-Produkten effektiv verbessern kann. Es bedarf jedoch weiterer Forschung, um die Bearbeitungsparameter und Prozessbedingungen zu optimieren und die besten Ergebnisse zu erzielen.

Darüber hinaus ist es wichtig, bei der Auswahl einer Herstellungsmethode die Kompromisse zwischen Oberflächenrauheit und anderen Materialeigenschaften zu berücksichtigen.

Mit der zunehmenden Beliebtheit der additiven Fertigung wird der Forschungsbedarf zur Oberflächenrauheit von FDM-Produkten weiter zunehmen.

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