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Fertigungsverfahren

Hast Du Dich schon mal gefragt, wie Produkte, die Du kaufst, sei es im Supermarkt oder online, hergestellt werden? Das können alltägliche Dinge sein, wie eine Zahnbürste. Die muss nämlich auch die richtige Form erhalten. Dieses Thema ist sehr spannend und fällt unter den Begriff der Fertigungsverfahren. Dabei gibt es mehrerer dieser Verfahren. 

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Fertigungsverfahren

Fertigungsverfahren

Hast Du Dich schon mal gefragt, wie Produkte, die Du kaufst, sei es im Supermarkt oder online, hergestellt werden? Das können alltägliche Dinge sein, wie eine Zahnbürste. Die muss nämlich auch die richtige Form erhalten. Dieses Thema ist sehr spannend und fällt unter den Begriff der Fertigungsverfahren. Dabei gibt es mehrerer dieser Verfahren.

In dieser Erklärung erfährst Du, welche Fertigungsverfahren es gibt und wie diese angewendet werden.

Fertigungsverfahren Definition

Fertigungsverfahren sind essenzielle Verfahren, die jedes Produktionsunternehmen benötigt. Doch was sind die Fertigungsverfahren genau?

Alle Verfahren, die zur Herstellung von Werkstücken verwendet und gebraucht werden, werden als Fertigungsverfahren bezeichnet. Die Fertigungsverfahren sind ein wichtiger Bestandteil für die Herstellung und werden eigentlich in jedem Prozess benötigt. Für die Herstellung eines Produktes können einzelne oder mehrere Verfahren Anwendung finden.

Damit Du Dir besser vorstellen kannst, was ein Fertigungsprozess genau ist, hier ein kleines Beispiel:

Das Unternehmen von Uwe stellt Ersatzteile für Autos her. Geht etwa dein Autoschlüssel kaputt, muss dieser erneuert werden. Hier kommen die Ersatzteile von Uwe ins Spiel. Diese werden in seiner Produktionshalle hergestellt. Das flüssige Metall wird in eine Form gegossen, die aussieht wie ein Autoschlüssel. Anschließend wird die Mechatronik eingebaut. Hier werden verschiedene Fertigungsverfahren angewendet. In Uwes Unternehmen arbeitet auch Moni, sie ist für die Buchhaltung des Unternehmens zuständig. Die Buchführung ist kein Fertigungsverfahren.

Fertigungsverfahren Hauptgruppen

Die Fertigungsverfahren unterscheiden sich deutlich in den Prozessen und in den beabsichtigten Zielen. Deshalb werden die Fertigungsverfahren in mehrere Hauptgruppen unterteilt. In Deutschland ist für die Fertigungsverfahren eine Norm festgelegt worden. Diese nennt sich DIN 8580. Hier werden die einzelnen Fertigungsverfahren in sechs Hauptgruppen organisiert:

  1. Urformen

  2. Umformen

  3. Trennen

  4. Fügen

  5. Beschichten

  6. Stoffeigenschaften ändern

Das Urformen ist die erste Hauptgruppe. Hier geht es darum, einen Zusammenhalt zwischen zwei Stoffen zu schaffen. Dies erzielt man beispielsweise durch das Zusammengießen von zwei Stoffen.

Die zweite Gruppe ist das Umformen. Die beiden Begriffe, Umformen und Urformen, hören sich zwar fast identisch an, beschreiben aber unterschiedliche Vorgänge. Beim Umformen soll der Zusammenhalt, der beim Urformen geschaffen worden ist, beibehalten. Das entsteht durch Walzen, Schmieden oder biegen.

Das Trennen beschreibt die dritte Gruppe. Hier soll der Zusammenhalt zwischen zwei Stoffen getrennt werden. Dies geschieht durch Fräsen, Bohren, Schneiden oder Feilen.

Die vierte Gruppe ist das Fügen. Hier möchte man den Zusammenhalt weiter verstärken. Beispielsweise durch Schweißen, Löten, Nieten oder Kleben.

Das Beschichten beschreibt die fünfte Form. Hier wird beispielsweise lackiert oder pulverbeschichtet. Hier geht es darum, eine neue Schicht aufzutragen.

Die letzte Gruppe sind die Stoffeigenschaften. Mit der Änderung der Stoffeigenschaften können mehrere Dinge initiiert werden. Die Eigenschaften können vermindert, beibehalten oder sogar vermehrt werden. Dies passiert durch z. B. Härten, Glühen oder Nitrieren.

Fertigungsverfahren Übersicht

Hier siehst Du noch mal alle Fertigungsverfahren auf einen Blick:

  • Urformen

  • Umformen

  • Trennen

  • Fügen

  • Beschichten

  • Stoffeigenschaften ändern

Fertigungsverfahren Urformen

Bei den Urformen wird aus einem formlosen Stoff ein Werkstück produziert. Die Intention dieses Verfahrens ist es, einen Stoffzusammenhalt zu erstellen, um eine Erstform des Produktes herzustellen. Dies ist immer der erste Schritt.

Um einen formlosen Stoff zu formen, gibt es mehrere Möglichkeiten. Welche Form genutzt wird, ist davon abhängig in welchem Ausgangszustand sich der Ausgangsstoff befindet. Ist es flüssig, körnig, gasförmig oder pulverförmig?

Flüssige Materialien werden beispielsweise gegossen. Durch das Trocknen oder Erhitzen kann die einst flüssige Masse in die gewünschte Form gegossen werden.

Das Beispiel von der Zahnbürste zeigt diesen Prozess gut dar. Das Plastik wird erhitzt und befindet sich dann in einem flüssigen Zustand. Anschließend wird das flüssige Plastik in eine Form gegossen. Nach dem Erhärten hat die Zahnbürste die gewünschte Form.

Befindet sich der Ausgangsstoff in einem plastischen Zustand, werden die Verfahren des Spritzgießen oder auch Spritzgussverfahren angewendet.

Das Ziel beim Urformen ist es, den Zusammenhalt eines formlosen Stoffes zu gewährleisten. Dieses Ziel ist er nach dem Ablauf des Fertigungsverfahrens erreicht.

Umformende Fertigungsverfahren

Wie der Begriff umformen schon verrät, geht es in diesem Fertigungsverfahren darum, ein Objekt bzw. einen Stoff umzuformen. An dieser Stelle ist es wichtig zu erwähnen, dass in diesem Prozess kein zusätzliches Material hinzugefügt oder entnommen wird. Folglich bleibt die Volumengröße konstant.

Das Umformen lässt sich noch in mehrere Untergruppen gliedern. Die Unterteilung erfolgt in:

  1. Druckumformen

  2. Zugdruckumformen

  3. Zugumformen

  4. Biegeumformen

  5. Schubumformen

Die einzelnen Untergruppen sind nicht von enorm hoher Bedeutung. Es ist wichtig, zu wissen, welche Arten es gibt. Jedoch sind die einzelnen Verfahren leicht verständlich. So wird beispielsweise bei dem Druckumformen das Objekt durch den Aufwand von Druck geformt. Bei der Zugdruckumformung wird die Umformung durch die Kombination von einem Zug und Druck verursacht.

Es wird immer eine Kraft auf das Objekt ausgerichtet. Nur durch diese Kraft, egal ob in Form von Druck oder einem Zug, kann das Stück in die gewünschte Form geformt bzw. gebracht werden.

Eine Druckumformung haben viele Menschen schon gesehen, ohne dies als eine Umformung wahrgenommen zu haben. Wenn eine Straße neu geteert wird, wird der Teer mit einer Walze platt gedrückt. Das ist eine Druckumformung. Mit der Kraft bzw. mit dem Gewicht der Walze kann die Straße geteert werden.

Spanendes Fertigungsverfahren

Das spanende Fertigungsverfahren ist wirklich spannend. Denk daran, dass das Fertigungsverfahren nur mit einem "n" geschrieben wird!

Mithilfe eines spanenden Fertigungsverfahrens kann das Objekt unter Zuhilfenahme eines Werkzeuges in die richtige Form gebracht werden. Es nennt sich spanend, da kleine Einzelteile wie Metallsplitter oder Materialspäne abgehoben werden. Es ist ein formgebendes Verfahren.

Auch dieses Verfahren kennst Du wahrscheinlich aus deinem Alltag. Immer wenn Du Dir deine Nägel feilst, entsteht eigentlich ein kleines spanendes Fertigungsverfahren. In diesem Fall ist die Nagelfeile dein Werkzeug und die Materialspäne dein Nagel. Ziel ist es, deine Nägel in die gewünschte Form zu feilen.

Das Fräsen ist beispielsweise auch ein spanendes Fertigungsverfahren.

Möchtest Du etwa eine Holzplatte in eine bestimmte Form bringen, nutzt Du ein Schneidewerkzeug. Mithilfe des rotierenden Schneidewerkzeugs kann der Tisch in die richtige Form gefräst werden. Abstehende Ecken oder Ähnliches können einfach mit dem Fräswerkzeug eliminiert werden.

Additive bzw. Generative Fertigungsverfahren

Die additive Fertigung wird auch 3D-Fertigung oder generative Fertigung genannt. Alle drei Begriffe beschreiben jedoch das gleiche Fertigungsverfahren.

Bei dem additiven Verfahren wird, wie auch bei allen anderen Verfahren, ein Objekt hergestellt. Dieses Verfahren hat jedoch eine Besonderheit: Es werden dafür keinerlei Werkzeuge benötigt! Es wird auch kein Urformen- oder Umformensprozess benötigt. Die Herstellung von diesen Objekten basiert ausschließlich auf 3D-CAD-Daten.

Dieses Verfahren gewinnt immer mehr an Bedeutung, da es äußerst flexibel in der Fertigung ist. Durch unterschiedliche Verfahren können auch unterschiedliche Werkstoffe bearbeitet werden. Das Unternehmen braucht für die Bearbeitung von verschiedenen Stoffen also nur eine Fertigungsform: die additive bzw. generative. Dieses Fertigungsverfahren findet ausschließlich digital statt, nur das Endprodukt wird plastisch hergestellt.

Ein weiterer Vorteil ist, dass sehr spezifische Wünsche oder komplizierte geometrische Formen hergestellt werden können. Dies ist besonders für verschiedene Bauteile, wie in der Automobilindustrie, sehr bedeutsam. Brauch ein Unternehmen nur eine geringe Stückzahl, kann die 3D-Fertigung ebenfalls von Vorteil sein.

Ein Unternehmen hat sich darauf spezialisiert, individuelle Artikel nach Kundenwünschen zu fertigen. Das können Deko-Artikel oder Ähnliches sein. Da dieses Unternehmen eine hohe Flexibilität aufweisen muss, sowie nur geringe Stückzahlen produziert, eignet sich hier das generative Fertigungsverfahren.

Generative Fertigungsverfahren Funktion

Bei der generativen Fertigung stellt die Basis die 3D-CAD-Datei dar. Dort sind alle Maße und andere wichtige Charakteristiken gespeichert. Es ist gewissermaßen eine Beschreibung, wie das Produkt am Ende aussehen soll. Das generative Verfahren wird oft auch 3D-Fertigung genannt, da das Endprodukt alle drei Raumrichtungen aufweist. Das Objekt wird schichtweise hergestellt. Es werden immer wieder neue Schichten hinzugefügt, bis drei Dimensionen entstehen. Durch eine chemische Aushärteprozesse wird der Stoffzusammenhalt garantiert.

Bei der Generativen Methode wird häufig ein 3D-Drucker benutzt.

Wenn Du noch mehr über 3D-Druck erfahren möchtest, kannst Du gern die Erklärung "3D-Druck" auf StudySmarter lesen. Dort ist alles einfach und ausführlich erklärt!

Fertigungsverfahren Beispiele

Damit Du Dir die Anwendung dieser Fertigungsverfahren besser vorstellen kannst, hier ein kleines Beispiel:

Ralf hat ein großes KFZ-Reparaturunternehmen. Seit vielen Jahren ist er sehr erfolgreich und hat inzwischen über 50 Mitarbeiter. Für Ralfs Unternehmen ist es nun an der Zeit, die alten Maschinen zu ersetzen. Da er noch etwas Geld für eine weitere Investition übrig hat, überlegt er sich einen 3D-Drucker zu kaufen, um die Reparatur noch effizienter zu gestalten.

Er hat sich ausgiebig informiert und entscheidet sich anschließend dazu, das additive Fertigungsverfahren auch in seiner Werkstatt anzuwenden. Die vielen Vorteile, wie die Flexibilität und die Möglichkeit Objekte ganz einzigartig und präzise herzustellen, haben ihn überzeugt. Das kann bei der Autoreparatur hilfreich sein, da einzelne Stellen oder Ersatzteile ganz einfach, schnell und individuell auf das Auto und das Problem angepasst werden können.

Fertigungsverfahren - Das Wichtigste

  • Alle Verfahren, die zur Herstellung von Objekten genutzt werden, sind Fertigungsverfahren
  • Wichtiger Bestandteil für die Herstellung und werden in jedem Prozess benötigt
  • Fertigungsverfahren lassen sich in sechs Hauptgruppen unterteilen
  • Urformen, Umformen, Trennen, Fügen, Beschichten und Stoffeigenschaften ändern
  • Beim Urformen wird die Erstform aus einem formlosen Stoff gebildet
  • Beim Umformen werden Objekte in ihrer Form verändert → formgebender Prozess
  • Beim Umformen wird kein zusätzliches Material hinzugefügt oder entnommen
    • Nur durch die Aufwendung von Kraft kann das Objekt umgeformt werden
  • Mithilfe eines spanenden Fertigungsverfahrens kann das Objekt unter Zuhilfenahme eines Werkzeuges in die richtige Form gebracht werden
  • Additive Fertigungsverfahren werden auch 3D-Fertigung oder generative Fertigung genannt
    • Für dieses Verfahren wird kein Werkzeug benötigt
    • Es basiert ausschließlich auf 3D-CAD-Daten, diese beschreiben alle wichtigen Charakteristiken

Nachweise

  1. beuth.de. Norm din-8580 (29.10.2022)
  2. metall-wissen.de. Fertigungsverfahren 8. (29.10.2022)
  3. iph-hannover.de. Übersicht-fertigungsverfahren (29.10.2022)
  4. iph-hannover.de. Fertigungsverfahren umformen (29.10.2022)
  5. printer-care.de. Additive-fertigung (29.10.2022)
  6. iph-hannover.de. Additive bzw. generative Verfahren (29.10.2022)
  7. precifast.de. Spanende-fertigungsverfahren (29.10.2022)

Häufig gestellte Fragen zum Thema Fertigungsverfahren

Bei dem additiven Verfahren wird, wie auch bei allen anderen Verfahren, ein Objekt hergestellt. Dieses Verfahren hat jedoch eine Besonderheit: Es werden dafür keinerlei Werkzeuge benötigt! Es wird auch kein Urformen- oder Umformensprozess benötigt. Die Herstellung von diesen Objekten basiert ausschließlich auf 3D-CAD-Daten und wird digital durchgeführt.

Die additive Fertigung wird auch 3D-Fertigung oder generative Fertigung genannt. Alle drei Begriffe beschreiben jedoch das gleiche Fertigungsverfahren. Dieses Verfahren hat eine Besonderheit: Es werden dafür keinerlei Werkzeuge benötigt! Es wird auch kein Urformen- oder Umformensprozess benötigt. Die Herstellung von diesen Objekten basiert ausschließlich auf 3D-CAD-Daten.

Alle Verfahren, die zur Herstellung von Werkstücken verwendet und gebraucht werden, werden als Fertigungsverfahren bezeichnet. Die Fertigungsverfahren sind ein wichtiger Bestandteil für die Herstellung und werden eigentlich in jedem Prozess benötigt. Für die Herstellung eines Produktes können einzelne oder mehrere Verfahren Anwendung finden. 

Die Fertigungsverfahren werden in mehrere Hauptgruppen unterteilt. In Deutschland ist für die Fertigungsverfahren eine Norm festgelegt worden. Diese nennt sich DIN 8580. Hier werden die einzelnen Fertigungsverfahren in sechs Hauptgruppen organisiert: Urformen, Umformen, Trennen, Fügen, Beschichten und Stoffeigenschaften ändern.

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