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Grundlagen und Einsatzmethoden von Befestigungsvorrichtungen


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Jaclyn Schindler Adhoh

The Basics & Methods of Fixturing

Ob es sich um eine Montagevorrichtung, eine Klemme, eine Schweißvorrichtung oder einen Schraubstock handelt, Befestigungsvorrichtungen sind für bestimmte Fertigungsprozesse unerlässlich. Befestigungsvorrichtungen dienen dazu, Werkstücke zu halten, zu stützen, zu positionieren oder zu sichern, um genaue und gleichbleibende Ergebnisse zu ermöglichen. Befestigungsvorrichtungen garantieren höhere Genauigkeit, Produktivität, Sicherheit und Produktqualität.

Was ist eine Befestigungsvorrichtung?

Unter einer Befestigungsvorrichtung versteht man einen Rahmen oder eine Basis mit zusätzlichen Mechanismen oder Stützen, die die Stabilität der Werkstücke gewährleisten. Diese Vorrichtungen können verstellbar sein, um unterschiedlich große Werkstücke aufzunehmen. Befestigungsvorrichtung sind wichtig, um korrekte Ergebnisse bei der Montage, Bearbeitung, Prüfung und ähnlichen Prozessen zu gewährleisten. 

Arten von Befestigungsvorrichtungen

Bei den Befestigungsvorrichtung gibt es einige Hauptarten, die von den Herstellern verwendet werden. Dabei handelt es sich um Montagevorrichtungen, Prüfvorrichtungen, Markierungsvorrichtungen und Schweißvorrichtungen.   

  1. Montagevorrichtungen: Diese Vorrichtungen unterstützen die korrekte Montage von Bauteilen und Produkten. Die Vorrichtung fixiert und hält die Bauteile während der Montage und stellt sicher, dass sie genau zusammenpassen und richtig funktionieren. Vorteile von Montagevorrichtungen sind höhere Montagegeschwindigkeit, Genauigkeit, Produktivität und weniger Fehler. Montagevorrichtungen werden in der Regel in Branchen wie der Automobilindustrie, der Haushaltsgeräteherstellung, der Elektronik sowie in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt.   
  2. Prüfvorrichtungen: Zu den Prüfvorrichtungen gehören spezielle Geräte oder Werkzeuge, die in der Qualitätskontrolle zur Positionierung und Fixierung von Werkstücken eingesetzt werden. Am häufigsten werden Prüfvorrichtungen in Verbindung mit einem Koordinatenmessgerät (KMG) verwendet, um eine bessere Genauigkeit, Wiederholbarkeit und Effizienz bei der Prüfung zu erreichen. Prüfvorrichtungen werden in der Luft- und Raumfahrt, der Elektronik, der Automobilindustrie und der Präzisionsfertigung eingesetzt.  
  3. Markierungsvorrichtungen: Diese Vorrichtungen werden in Fertigungsverfahren eingesetzt, um genaue und gleichmäßige Markierungen auf Werkstücken anzubringen. Markierungsvorrichtungen verbessern die Qualität, Effizienz und Wiederholbarkeit von Markierung wie Branding, Seriennummern, Produktkennzeichnung, Strichcodes oder Teilekennzeichnung. Bei der Lasermarkierung wird ein Laserstrahl verwendet, um verschiedenen Materialien mit präzisen und dauerhaften Markierungen zu versehen. Markierungsvorrichtungen werden in der Luft- und Raumfahrt, der Elektronik-, der Automobil- und der metallverarbeitenden Industrie eingesetzt.   
  4. Schweißvorrichtungen: Schweißvorrichtungen sind Werkzeuge, die beim Schweißen zum Halten und Positionieren von Werkstücken verwendet werden. Diese Vorrichtungen stabilisieren die Ausrichtung des Werkstücks, um präzises Schweißen zu ermöglichen. Zu ihren Vorteilen gehören die Verbesserung der Schweißqualität, der Wiederholbarkeit und der Produktivität. Schweißvorrichtungen werden in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, dem Bauwesen und der Metallverarbeitung eingesetzt. 
The Basics & Methods of Fixturing

Vorteile der traditionellen Herstellung von Befestigungsvorrichtungen

Herkömmliche Methoden wie Gießen oder Fräsen bieten den Herstellern bestimmte Vorteile für die Vorrichtungen. Es können spezifische Anpassungen vorgenommen werden, welche die Passgenauigkeit und Funktionalität der Vorrichtungen gewährleisten. Solche speziell angepassten Vorrichtungen sind problemlos in bestehende Fertigungsanlagen oder -prozesse integrierbar. Die mit traditionellen Methoden verbundenen Kosten können gering sein, da es für die Hersteller einfach ist, Vorrichtungen selbst zu produzieren oder sie zu einem angemessenen Preis zu beziehen. Komponenten einer herkömmlichen Vorrichtung sind relativ einfach zu überarbeiten oder anzupassen. 

Nachteile der traditionellen Fertigung von Befestigungsvorrichtungen

Die traditionellen Methoden haben zwar Vorteile, stellen die Hersteller aber auch vor Herausforderungen. Die Wiederholbarkeit von Vorrichtungskomponenten ist unzureichend, und bei einer Großserienbestellung von Vorrichtungen können Teile entstehen, die nicht exakt gleich sind. Bezüglich des Produktionsniveaus sind die traditionellen Methoden ineffizient und führen zu längeren Wartezeiten. Dies kann zu verpassten Terminen, Gewinneinbußen und einer Rufschädigung des Unternehmens führen. 

The Basics & Methods of Fixturing

3D-gedruckte Befestigungsvorrichtungen

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von Befestigungsvorrichtungen ist der 3D-Druck. Mit der additiven Fertigung lassen sich komplexe Geometrien herstellen, die mit herkömmlichen Verfahren nur schwer zu realisieren sind. Diese Designfreiheit ermöglicht eine optimale Leistung und Funktionalität. Rapid Prototyping zum Testen verschiedener Anwendungen und Montagemöglichkeiten von Vorrichtungen ist nur mit additiver Fertigung möglich. Durch schnelles Prototyping lassen sich Entwürfe leicht wiederholen und verbessern.  

Für die additive Fertigung stehen außerdem zahlreiche Materialien zur Auswahl, darunter Thermoplaste, Metalle, Verbundwerkstoffe und sogar spezielle Materialien mit besonderen Eigenschaften. Insgesamt können FDM-Drucker sechsundzwanzig verschiedene Materialien verarbeiten, darunter Nylon 6, Polycarbonat (PC), ABS-CF10, ASA und PPSU.  

Wegen der kurzen Vorlaufzeit ermöglicht die additive Fertigung eine schnellere Produktion, da keine komplizierten Werkzeuge oder Einstellungen erforderlich sind, was zu größeren Einsparungen als bei herkömmlichen Produktionsverfahren führt. Oreck Manufacturing nutzte das auf der FDM-Technologie basierende 3D-Produktionssystem Fortus 3D für den 3D-Druck von Montagevorrichtungen. Diese Fertigung kostete Oreck nur 35.000 $, während die Kosten bei herkömmlicher Produktion (Formen und Gießen) 100.000 $ betragen würden. Die Einsparungen von 65 % beruhen auf der kurzen Durchlaufzeit des Fortus und der Möglichkeit, die Bauteile im eigenen Haus zu drucken.    

3D-printed-CMM-fixture

Befestigungsvorrichtungen für Ihr Unternehmen

Da Befestigungsvorrichtungen für bestimmte Fertigungsprozesse unerlässlich sind, wirkt sich die Art und Weise, wie Sie Vorrichtungen herstellen, auf Ihr Gesamtergebnis aus. Unabhängig davon, ob Sie sich für traditionelle Produktionsverfahren oder für die additive Fertigung entscheiden, ist es wichtig abzuwägen, was Sie mit Ihrer Vorrichtung erreichen möchten. Jede der vier Hauptarten von Befestigungsvorrichtungen führt zu konsistenteren Ergebnissen, die sich auf den Erfolg Ihres Betriebs auswirken. Die Befestigungsvorrichtung kann ein entscheidender Faktor für die Qualität und Genauigkeit eines Produkts sein.  

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