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May 04, 2023

Die 10 besten Designtipps zur Reduzierung der CNC-Durchlaufzeiten

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Bei der CNC-Bearbeitung (Computer Numerical Control) handelt es sich um einen Herstellungsprozess, bei dem computergesteuerte Maschinen zur Herstellung von Präzisionsteilen aus Rohmaterialien eingesetzt werden. Die CNC-Bearbeitung wird häufig in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Medizintechnik und vielen anderen eingesetzt, in denen Präzision und Qualität von entscheidender Bedeutung sind.

Die Bearbeitung hochpräziser und qualitativ hochwertiger Komponenten ist hinsichtlich der Vorlaufzeit und der finanziellen Kosten mit einem höheren Preis verbunden. Möglicherweise stehen Sie unter Druck, ein kundenspezifisches Ersatzteil zu besorgen, um Ihre Montagelinie am Laufen zu halten, oder benötigen dringend die nächste Prototyp-Iteration, um sie innerhalb weniger Tage einem Kunden in einer Besprechung vorzuführen.

Unabhängig von der Begründung ist eine der Hauptbeschränkungen bei der CNC-Bearbeitung die Durchlaufzeit bzw. die Zeit, die bis zum Erhalt eines fertigen Teils benötigt wird. Lange Vorlaufzeiten können frustrierend und kostspielig sein, daher ist es von entscheidender Bedeutung, diese Zeit zu verkürzen.

Profi-Tipp: Wenn Sie daran interessiert sind, die Kosten für die CNC-Bearbeitung zu senken, lesen Sie diesen Artikel.

Während Sie vielleicht denken, dass das Aushandeln von Lieferzeiten eine Aufgabe für Supply-Chain-Experten ist oder dass Konstrukteure keinen Einfluss auf die Lieferzeiten haben, denken Sie noch einmal darüber nach.

Sie haben die Möglichkeit, einfache Designänderungen vorzunehmen, die die Produktion beschleunigen und Ihre Teile schneller zur Hand haben. Lesen Sie weiter, um unsere besten Tipps zur Reduzierung der CNC-Durchlaufzeit zu erfahren.

Die Vereinfachung Ihrer Konstruktionen trägt dazu bei, die CNC-Vorlaufzeiten zu verkürzen, indem die Anzahl der zur Herstellung Ihres Teils erforderlichen Vorgänge minimiert wird. Komplexe Konstruktionen mit komplizierten Merkmalen erfordern häufig mehrere Vorgänge und Einstellungen, was die Durchlaufzeiten verlängert.

Konstruktionen, die komplizierte Formen oder tiefe Hohlräume erfordern, verlängern die Bearbeitungszeit, was wiederum die Durchlaufzeit erhöht. Aus diesem Grund besteht die beste Vorgehensweise darin, die Geometrie Ihrer Teile so weit wie möglich zu vereinfachen.

Schauen Sie sich diese fiktive Ressource an, um mehr über die Vereinfachung Ihres Designs zu erfahren:

Mit unserem Komplexitätsquiz können Sie auf einfache Weise feststellen, wie komplex Ihr Teil ist (es dauert nur 30 Sekunden).

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Jedes für die Bearbeitung eines Teils erforderliche Setup erhöht die Zeit im Gesamtprozess, sodass die Reduzierung der Anzahl der Setups dazu beiträgt, die Durchlaufzeiten zu verkürzen. Dies kann entweder dadurch erreicht werden, dass Teile so entworfen werden, dass sie in einer einzigen Aufspannung bearbeitet werden, oder indem mehrere Teile in einer einzigen Aufspannung zusammengefasst werden. Sie können auch größere Teile (die mehr Setups erfordern würden) in kleinere Teile zerlegen, die dann zusammengebaut werden können. Besprechen Sie mit Ihrem Fertigungspartner Ihre Strategie, um herauszufinden, welcher Ansatz einen Nettoeffekt auf die Durchlaufzeit hat.

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Konstruktionen, die nur Standardwerkzeuge und -materialien erfordern, tragen dazu bei, die Vorlaufzeiten zu verkürzen, indem sie den Zeitaufwand für Werkzeugwechsel und Materialbeschaffung oder -handhabung verringern. Standardwerkzeuge sind leicht verfügbar und ihre Leistung ist bekannt, was dem Maschinisten das Leben erleichtert.

Ebenso können Standardmaterialien problemlos beschafft werden, was die Materialhandhabungszeit und die Gesamtdurchlaufzeit verkürzt. Gängige Materialien verkürzen die Durchlaufzeiten, da sie einfacher zu beschaffen und zu lagern sind. Außerdem lassen sich gängige Materialien möglicherweise einfacher bearbeiten, was die Bearbeitungszeit verkürzt.

Ein Bereich, der einfach zu standardisieren ist, besteht darin, nur Standardgewinde anzugeben. Benutzerdefinierte Gewinde sind selten erforderlich und ihre Herstellung verlängert nur Ihre Vorlaufzeit. Eine weitere Möglichkeit zur Standardisierung besteht darin, standardisierte Teile zu entwerfen, wodurch der Bedarf an kundenspezifischen Werkzeugen und Einrichtungsschritten, die Zeit und Kosten verursachen, verringert wird.

Werkzeugoptimierte Konstruktionen können sich deutlich positiv auf die Durchlaufzeiten auswirken. Dazu gehört die Optimierung der Werkzeugwege, wodurch die für die Bearbeitung erforderliche Zeit durch die Verwendung der effizientesten Werkzeugwege reduziert und die Anzahl der erforderlichen Werkzeugwechsel reduziert wird.

Apropos Werkzeugwechsel: Jeder Werkzeugwechsel während der Bearbeitung verlängert die Durchlaufzeit. Entwerfen Sie daher Teile, die mit weniger Werkzeugwechseln bearbeitet werden können, indem Sie die Anzahl der erforderlichen unterschiedlichen Werkzeuge minimieren.

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Enge Toleranzen erhöhen die Komplexität der Bearbeitung, was zu längeren Durchlaufzeiten führt. Daher ist es wichtig, die Toleranzen so gering wie möglich zu halten und gleichzeitig die erforderlichen Spezifikationen einzuhalten. Durch die Konstruktion von Teilen mit geeigneten Toleranzen reduzieren Sie außerdem den Bedarf an zusätzlichen Bearbeitungsvorgängen oder manuellen Anpassungen, was beides zu einer Verlängerung der Durchlaufzeit führt.

Wenn Sie mehr über die Konstruktion von Teilen mit engen Toleranzen erfahren möchten, lesen Sie den vollständigen Leitfaden zur Konstruktion von Teilen mit engen Toleranzen und unseren GD&T-Spickzettel.

Bei der Konstruktion eines Teils ist es wichtig, den zu seiner Herstellung verwendeten Bearbeitungsprozess zu berücksichtigen. Wenn Sie den Prozess und seine Fähigkeiten verstehen, können Sie potenzielle Probleme identifizieren, die die Durchlaufzeiten verlängern. Beispielsweise können einige Prozesse für bestimmte Materialien oder Geometrien nicht geeignet sein.

Zweitens streben Sie danach, Teile zu konstruieren, die sich leicht mit Standardwerkzeugen und -maschinen bearbeiten lassen. Komplexe Designs oder schwer zugängliche Funktionen erfordern möglicherweise spezielle Werkzeuge oder Maschinen, was die Vorlaufzeit und die Kosten Ihres Teils erhöhen kann.

Auch die Berücksichtigung der Abfolge der für die Bearbeitung Ihrer Teile erforderlichen Arbeitsgänge und die Planung einer effizienten Bearbeitung sollten im Vordergrund stehen. Das bedeutet, ähnliche Vorgänge zu gruppieren oder mehrere Teile gleichzeitig zu bearbeiten, um die Gesamtbearbeitungszeit zu verkürzen.

Profi-Tipp: Sehen Sie sich unseren CNC-Designleitfaden an, um einen tieferen Einblick in die Konstruktion von CNC-Bearbeitungsprozessen zu erhalten.

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Wenn Sie wissen, auf welcher CNC-Maschine Ihr Teil hergestellt wird, können Sie die Bearbeitung auch vereinfachen, indem Sie Schnittparameter wie Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe gezielt anpassen, um die Bearbeitungszeit zu verkürzen. Sie können diese Parameter optimieren, um die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit und Genauigkeit zu erreichen und gleichzeitig die Bearbeitungszeit zu minimieren.

Mit modernen CNC-Maschinen, die automatisiert sind und mehrere Vorgänge in einem einzigen Zyklus ausführen können, lassen sich diese Optimierungen relativ einfach durchführen. Wenn Sie Teile so konstruieren, dass diese Funktion genutzt wird, können Sie Ihre Durchlaufzeiten verkürzen.

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Die Wahl des richtigen Materials ist ein weiterer Faktor, der die Bearbeitungszeit verkürzen kann. Einige CNC-Materialien sind schwieriger zu bearbeiten als andere. Wenn Sie also Ihre Materialauswahl entsprechend optimieren, verkürzt sich die Zeit, die für die Bearbeitung Ihrer Teile benötigt wird.

Design für Standard-Lagergrößen. Durch die Verwendung von Standard-Lagerbeständen für Rohmaterialien werden Zeitaufwand und Kosten für die Materialhandhabung reduziert. Um Kosten und Durchlaufzeiten weiter zu reduzieren, konstruieren Sie Teile mit minimalem Materialabfall, was die Materialhandhabungszeit und die Materialmenge, die bearbeitet werden muss, reduziert.

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Je weniger menschliches Eingreifen für die Bearbeitung Ihrer Teile erforderlich ist, desto kürzer sind die Vorlaufzeiten für die Bearbeitung der Teile. Sie können den Arbeitsaufwand reduzieren, indem Sie Teile konstruieren, die mit minimalem manuellen Eingriff bearbeitet werden können, um Durchlaufzeiten und Arbeitskosten zu reduzieren.

Die Ausrichtung des Teils während der Bearbeitung wirkt sich auf die Bearbeitungszeit und die Teilequalität aus. Erwägen Sie, die Anzahl der zu bearbeitenden Flächen zu begrenzen oder ähnliche Merkmale auf denselben Seiten eines Teils zu gruppieren, um die Bearbeitungszeit zu verkürzen und die Qualität zu verbessern.

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Bevor Sie mit der Fertigung in großem Maßstab beginnen, sollten Sie einige Prototypen erstellen, um Ihre Designs zu testen und zu optimieren. Prototyping ermöglicht ein schnelles Testen und Optimieren des Designs vor der Serienproduktion. Dies kann dazu beitragen, potenzielle Probleme zu erkennen und Durchlaufzeiten zu verkürzen, indem sichergestellt wird, dass das endgültige Design für die Herstellung optimiert wird.

Verwenden Sie nach Möglichkeit Simulationssoftware wie ein Finite-Elemente-Analyseprogramm, um Ihren Entwurf zu bewerten. Mit dieser Software kann der Bearbeitungsprozess optimiert und potenzielle Probleme vor Produktionsbeginn identifiziert werden. Dies kann die Durchlaufzeiten verkürzen, da die Notwendigkeit von Versuch und Irrtum während der Produktion minimiert wird.

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Die wahrscheinlich einflussreichste und wichtigste Maßnahme, die Sie zur Verkürzung der Vorlaufzeit Ihrer Komponenten ergreifen können, ist die richtige Konstruktion für die Herstellbarkeit. Durch die Konstruktion von Teilen, die einfach zu bearbeiten und zu montieren sind, minimieren Sie die Zeit, die für deren Herstellung benötigt wird.

Dies ist ein so wichtiger Teil des Designs, dass wir eine DFM-Meisterklasse für CNC-Bearbeitung entwickelt haben, um Ihnen das Entwerfen beizubringenTeile, die schneller, kostengünstiger und weniger riskant zu bearbeiten sind– über eine Reihe mechanischer Designkomplexität hinweg.

Die Reduzierung der CNC-Durchlaufzeiten ist entscheidend für die Verbesserung der Fertigungseffizienz und die Kostensenkung. Durch die Vereinfachung Ihrer Konstruktionen können Sie dazu beitragen, die Zeit zu verkürzen, die für die Herstellung Ihrer Präzisionsteile mittels CNC-Bearbeitung erforderlich ist. Die beste Vorgehensweise besteht darin, CNC-Fertigungsexperten in den Designprozess einzubeziehen, um sicherzustellen, dass Ihr Design für den Bearbeitungsprozess optimiert ist und effizient hergestellt werden kann.

Bei Fictiv fertigen wir routinemäßig selbst die komplexesten Teile mit unglaublich hoher Geschwindigkeit –2-5X schneller als Ihre durchschnittliche Maschinenwerkstatt. Unsere hochmoderne Plattform, Maschinenbauingenieure und Bearbeitungsexperten geben DFM-Feedback, um Ihre Konstruktionen für die Fertigung zu optimieren und Ihre Durchlaufzeiten zu verkürzen.

In vielen Fällen können wir auch dazu beitragen, die Kosten zu senken. Fictiv ist Ihr Betriebssystem für die kundenspezifische Fertigung, das die Teilebeschaffung schneller, einfacher und effizienter macht. Erstellen Sie also noch heute ein Konto und laden Sie Ihr Teil hoch, um zu sehen, was unser sofortiger Angebotsprozess, unsere fachkundige Beratung und unsere intelligente Plattform für Sie tun können.