Fertigungsverfahren Quiz für Maschinenbau

Schleifverfahren

• Schleifen mit rotierendem Werkzeug, spanendes Verfahren
• Bandschleifen, ein häufig verwendetes Schleifverfahren
• Hubschleifen, ideal für flächige Bearbeitung
• Honen, für die Feinbearbeitung mit geometrisch unbestimmten Schneiden
• Läppen, Spanen mit losem Korn in Paste oder Flüssigkeit
• Strahlspanen, effizientes Verfahren zum Materialabtrag

Varianten des Schleifens

• Umfangsplanschleifen, für flächige Teile
• Stirnplanschleifen, für rechteckige Bauteile
• Profilschleifen, zur Bearbeitung spezieller Formen
• Außenrund-Längsschleifen, für zylindrische Oberflächen
• Innenrund-Längsschleifen, für innere Durchmesser
• Gewindeschleifen, für präzise Gewindeoberflächen
• Wälzschleifen, insbesondere bei großen Bauteilen
• Spitzenloses Schleifen, ohne feste Auflage

Definitionen

• Schleifen (nach DIN 8589): Fertigungsverfahren mit vielschneidigen Werkzeugen; Schneiden aus Schleifkörpern mit hoher Geschwindigkeit, Werkstoffabtrag bei nichtständiger Berührung.
• Honen: Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden; Cutter führen eine hin- und hergehende Schnittbewegung aus, die definierte Spuren hinterlässt.
• Läppen: Spanen mit in Paste verteilt gehaltenem Korn auf einem formübertragenden Läppwerkzeug, geringe Schneidbahnen.

Gießverfahren

• Eingeteilt nach Art der Formfüllung: Dauermodell, verlorene Form (Sandguss), verlorenes Modell (Feinguss) und Dauerform (Druckguss).
• Gestaltungsrichtlinien beim Konstruieren von Gusswerkzeugen sind entscheidend für die Qualität der Gussstücke.

Walzen

• Walzen ist ein Druckumformungsverfahren mit drehenden Werkzeugen.
• Walzen kann angetrieben oder passiv durch das Werkstück erfolgen.
• Flachwalzen verändert Form und Geschwindigkeit der Materialbearbeitung.

Reinigung und Feinbearbeitung

• Zerteilen: Mechanisches Trennen ohne formlosem Abfall, keine Späne.
• Feinschneiden: Präzise Bearbeitungstechniken für enge Toleranzen.

Fertigungsverfahren: Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden

• Unterteilt in Drehen, Bohren, Fräsen, Hobeln, Räumen, Sägen, Feilen, Bürstspanen, Schaben.
• Jede Technik hat spezifische Anwendungen und Vorteile für verschiedene Materialbearbeitungen.

Verschleißursachen

• Drehmeißelverschleiß durch Materialabbau, thermische Einflüsse, schnelles oder langsames Vorschubverhalten.

Zerteilen und Spanen

• Zerteilen umfasst verschiedene Verfahren wie Spanen mit geometrisch unbestimmten und bestimmten Schneiden.
• Abtragen und Zerlegen sind wichtige Prozesse innerhalb der Zerteilung, ebenso wie Reinigen.

Fügen

• Untergruppen des Fügens umfassen Zusammensetzen, Füllen, Anpressen/Eindrücken und verschiedene Fügeverfahren.
• Techniken wie Schweißen, Löten, Kleben und textiles Fügen sind bedeutend für das industrielle Fügen.

Beschichten

• Beschichtungsverfahren können aus flüssigem, plastischem, breiigem, körnigem oder dampfförmigem Zustand bestehen.
• Vakuumbeschichten sowie ionisierte Beschichtungen erweitern die Methoden der Oberflächenbehandlung.

Stoffeigenschaftsänderungen

• Methoden beinhalten Verfestigen durch Umformen, Wärmebehandlung, sintern und bestrahlen.
• Photochemische Verfahren sind ebenfalls bedeutend zur Stoffveränderung.

Verfahrensauswahl

• Der Prozess der Verfahrensauswahl umfasst Produktidentifikation, Bewertung möglicher Varianten und Auswahl basierend auf Kriterien.

Kosten

• Einzelkosten sind direkt einem Kostenträger zuordenbar, während Gemeinkosten über Zuschläge verteilt werden.
• Fixe Kosten bleiben unabhängig vom Beschäftigungsgrad konstant, während variable Kosten sich proportional zur Produktionsmenge ändern.

Fertigungstypen

• Die Break-Even-Analyse ist entscheidend für die Wirtschaftlichkeit von Produktionsprozessen.
• Charakteristische Merkmale von Fertigungstypen können anhand einer Matrix klassifiziert werden.

Qualität

• Qualität gemäß DIN 55350 Teil 11 beschreibt die Eignung einer Einheit, festgelegte Anforderungen zu erfüllen, einschließlich Nennwerte und Toleranzen.

Gießverfahren

• Gießverfahren werden unterteilt in Dauermodell und verlorene Form, jeweils mit spezifischen Anwendungsbereichen wie Sandguss oder Feinguss.
• Gestaltungsrichtlinien für Gusswerkzeuge beeinflussen die Qualität des Gießprozesses.

Bearbeitungsverfahren

• Drehen ist ein spanendes Verfahren mit geschlossener, kreisförmiger Schnittbewegung. Untergruppen sind Plandrehen, Runddrehen und Gewindedrehen.
• Bohren ist die Erzeugung von Innenflächen durch kreisförmige Bewegung, während Fräsen eine mehrzahnige Werkzeugbearbeitung beschreibt.

Schleifen und Honen

• Schleifen nach DIN 8589 ist ein spanendes Verfahren mit vielschneidigen Werkzeugen für präzise Oberflächen.
• Honen und Läppen sind Spezialverfahren zur Erzielung besonders glatter Oberflächen und genauen Maßhaltigkeiten.

Schweißen

• Schweißbarkeit und spezifische Schweißverfahren wie Punktschweißen und Ultraschallschweißen bilden zentrale Elemente des Fügens in der Fertigung.

Zusammenfassung

• Die Informationen umfassen eine breite Palette von Fertigungsverfahren, Strategien zur Qualitätskontrolle und Kostenmanagement-Methoden.
• Wichtige Definitionen und Klassifizierungen helfen bei der Analyse und Auswahl geeigneter Verfahren für verschiedene Produktionsanforderungen.

Fertigungslehre

• Definition: Theorie über Verfahren und Prozesse zur Herstellung geometrisch definierter fester Körper aus verschiedenen Werkstoffen.

Wertschöpfungsprozess in der Produktion

• Umfasst alle Schritte von der Rohstoffbeschaffung über die Herstellung bis zum Vertrieb des Endprodukts.

Hauptzielsetzung im Unternehmen

• Steigerung der Effizienz, Qualität und Flexibilität in der Produktion zur Erfüllung der Kundenanforderungen.

Produktionsprozess

• Statistik von der Produktentwicklung über die Produktion bis zur Auslieferung des fertigen Produkts.

Elemente eines Produktionssystems

• Umfasst Räume, Energie, Information, Personal, Fertigungs-/Mess-/Lager-/Transportmittel sowie Hilfsstoffe und Abfälle.

Hauptbestandteile der Produktion

• Teilefertigung, Materialflüsse und Montage sind die drei Kernkomponenten.

Materialflusslogistik

• Bezieht sich auf die effiziente Bewegung von Materialien und Informationen während des Produktionsprozesses.

Fertigungsverfahren nach DIN 8580

• Klassifizierung in verschiedene Verfahren wie Urformen, Umformen, Trennen, Fügen und Beschichten.

Urformen - Untergruppen

• Umfasst Verfahren wie Urformen aus flüssigem, plastischem, breiigem, körnigem, span- oder faserförmigem, gas- oder dampfförmigem sowie ionisiertem Zustand.

Umformen - Untergruppen

• Beinhaltet Druckumformen, Zugdruckumformen, Zugumformen, Biegeumformen und Schubumformen.

Trennen - Untergruppen

• Zu den Techniken gehören z.B. Trennschleifen, Fräsen, Drehen, Laserschneiden und Wasserstrahlschneiden.

Kostenarten

• Fixe Kosten sind zeitabhängig und konstant, während variable Kosten produkt- und auftragsbezogen steigen.

Break-Even-Analyse

• Visuelle Darstellung zur Bestimmung des Punktes, an dem Kosten und Erlöse gleich sind, was zur Gewinnschwelle führt.

Fertigungstypen-Matrix

• Charakteristische Merkmale der verschiedenen Fertigungstypen werden durch eine Matrix strukturiert für bessere Übersicht.

Flexibles Fertigungssystem

• Automatisierte Systeme, die variabel auf unterschiedliche Produkte reagieren können, wobei Schaubilder die Funktionsweise illustrieren.

Qualität nach DIN 55350 Teil 11

• Qualität beschreibt die Eignung einer Einheit zur Erfüllung geforderter Merkmale wie Nennwerte und Toleranzen.

Gießverfahren

• Unterteilung nach Art der Formfüllung und verschiedene Verfahren wie Sandguss, Feinguss und Druckguss.

Walzen

• Fortlaufendes Druckumformen, bei dem sich drehende Walzen zum Einsatz kommen. Unterscheidung zwischen angetriebenen und geschleppten Walzen.

Industrieroboter

• Typen wie vertikale Knickarmroboter sind universell einsetzbar (z.B. Schweißen, Lackieren), während horizontale Varianten hohe Geschwindigkeit bei kleinen Arbeitsflächen bieten.

Rapid Prototyping

• Definition: Technologie zur schnellen Erstellung eines Prototypen durch 3D-Druck oder additive Fertigung, um Designs schnell zu testen.

Lötanwendungen

• Anwendungsgebiete umfassen: verchromte Lüftergitter, Verkabelungen, Rohrverbindungen und Leiterplatten.

Vorteile des umformtechnischen Fügens

• Anpassung des Werkstoffeinsatzes, Verarbeitung beschichteter Materialien, kein Bedarf an Nachbearbeitungen und reduzierte Gesundheitsrisiken während des Prozesses.

Einfluss der Gitterstruktur auf das Verformungsverhalten

• Rein-Magnesium hat eine schlechte Kaltumformbarkeit; besser bei Temperaturen um 220°C.
• Das hexagonale dichte Packung (hdp) Gitter verfügt über nur 3 Gleitsysteme, was die Verformbarkeit einschränkt.

Gitterstrukturen

• kubisch flächenzentriertes Gitter (Kfz): definierte Gleitebenen ({111}) und Gleitrichtungen mit insgesamt 12 Gleitsystemen.
• kubisch raumzentriertes Gitter (Krz): definierte Gleitrichtung, keine klaren Gleitebenen, insgesamt 48 Gleitsysteme auf {110}, {112} und {123} Ebenen.
• hexagonal dichte Packung (hdp): definierte Gleitebene ({0001}) und Richtung mit nur 3 Gleitsystemen.

Legierungselemente für Mg-Legierungen

• Wichtigste Legierungselemente:
  • Mangan (Mn) für Korrosionsbeständigkeit.
  • Aluminium (Al) zur Mischkristallverfestigung.
• Weitere relevante Elemente:
  • Zink (Zn) für Mischkristallverfestigung.
  • Thorium (Th) erhöht die Warmfestigkeit bis 220°C oder 300°C (radioaktiv).
  • Zirkonium (Zr) zur Kornfeinung.

Physikalische Eigenschaften von Magnesium

• Dichte: 1,74 g/cm³ (geringste Dichte aller technisch nutzbaren Metalle).
• Schmelztemperatur: 649 °C.
• Ausdehnungskoeffizient: 25 x 10^-6/K.
• Elastizitätsmodul: 45 GPa.
• Zugfestigkeit: 80-180 N/mm².
• Bruchdehnung: 1-12 %.
• Nachteile: Schlechte Umformbarkeit (hdp), ausgeprägte Textur nach Kaltwalzen, Oxidhautbildung in der Luft, geringe Beständigkeit in Seeluft.

Gießverfahren für Magnesium-Gusslegierungen

• Sandguss: kostengünstig, für Prototypen und Kleinserien, verlorene Form.
• Kokillenguss: teurer, für mittlere bis Großserien, dauerhafte Form.
• Druckguss: aufwändig, schnell, für Großserien.

Anwendungsbeispiele für Magnesium-Knetlegierungen

• Verwendung in Stents seit 2003:
  • MR-kompatibel.
  • Bioresorbierbar.
  • Biokompatibel.

Anwendungsbeispiele für Magnesium-Gusslegierungen

• Weitere spezifizierte Anwendungen nicht detailliert angeführt.

Gitterstruktur und Eigenschaften von reinem Titan

• Hohe Sauerstoffaffinität: feine Späne leicht entzündlich.
• Hohe Sauerstofflöslichkeit: Wärmebehandlungen unter Edelgas oder Vakuum erforderlich.
• Titan ist zäh und schwierig zu zerspanen.

Gruppen von Titanlegierungen

• α-Legierungen, β-Legierungen, near-α-Legierungen, α+β-Legierungen.

Mischkristallverfestigung von reinem Titan

• Wichtige Legierungselemente:
  • Al, Sn, O stabilisieren die α-Phase.
  • V, Cr, Fe stabilisieren die β-Phase.

Verwendung von reinem Titan

• Orthopädische Temporärimplantate aus Titan.
• Titan-Beschichtungen.
• Gütegrade unterteilt in Grade 1-4; Grade 1 hat höchste Korrosionsbeständigkeit, Grade 4 hohe Belastbarkeit.

Verfahren der Ausscheidungshärtung

• Schritt 1: Lösungsglühen für homogenen Mischkristall.
• Schritt 2: Abschrecken zur Bildung eines übersättigten Mischkristalls.
• Schritt 3: Warmauslagern zur Bildung von Ausscheidungen, verringerte Beweglichkeit der Elemente.
• Beispiellegierungen: AlCuMg (2xxx) mit Al2Cu-Ausscheidungen, AlMgSi (6xxx) mit Mg2Si-Ausscheidungen.

Härte als Funktion der Glühzeit

• Unterschiedliche Härteverläufe bei verschiedenen Auslagerungstemperaturen in der Ausscheidungshärtung.

Testen Sie Ihr Wissen über verschiedene Fertigungsverfahren im Maschinenbau. Beantworten Sie Fragen zu Gewinden, spanabhebenden Verfahren und Feinbearbeitung. Erfahren Sie mehr über Kaltverformung und deren Untergruppen.