Umweltfreundliche CNC-Bearbeitung für Automobil- und Luftfahrtteile

In der heutigen Zeit ist die steigende Nachfrage nach Nachhaltigkeit im Fertigungssektor eher eine Notwendigkeit als eine Option. Aus diesem Grund stehen Branchen wie die Luft- und Raumfahrt sowie die Automobilindustrie unter zunehmendem Druck, ihre Prozesse zu verbessern und die Umweltbelastung zu minimieren. Von ihnen wird erwartet, dass sie umweltfreundliche Maßnahmen ergreifen und gleichzeitig die Effizienz, Präzision und Leistungsstandards bei der Herstellung hochwertiger Teile beibehalten.

Laut CNC-Experten sind beide Branchen bei der Komponentenfertigung stark auf die computergesteuerte (CNC) Bearbeitung angewiesen. Traditionell wird die CNC-Bearbeitung mit Materialverschwendung, gefährlichen Nebenprodukten und einem hohen Energieverbrauch in Verbindung gebracht.

Mit der zunehmenden technologischen Entwicklung werden jedoch mittlerweile umweltfreundliche Verfahren eingeführt, um die CNC-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie neu zu gestalten. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, die Strategien zu verstehen, die beide Branchen verfolgt haben, um die CNC-Bearbeitung zu verbessern und umweltverträglicher zu gestalten.

Traditionelle CNC-Bearbeitung und ihre Auswirkungen auf die Umwelt

Bevor wir uns mit den umweltfreundlichen Verfahren der Luft- und Raumfahrt- sowie der Automobilindustrie befassen können, ist es wichtig zu verstehen, was CNC-Bearbeitung ist und welche Auswirkungen die traditionelle CNC-Bearbeitung auf die Umwelt hat.

Zunächst einmal lässt sich die CNC-Bearbeitung einfach als subtraktiver Fertigungsprozess beschreiben, bei dem Bediener von CNC-Maschinen vorprogrammierte Software verwenden, um Maschinenwerkzeuge und -wege zu steuern und so ein Werkstück zu formen. Dieser Bearbeitungsprozess wird häufig in der Automobil- und Luftfahrtindustrie eingesetzt, um hochpräzise und komplexe Komponenten herzustellen.

Da der Prozess wiederholt und automatisiert ist, können Industrien eine hochwertige Produktion in großem Maßstab erreichen. Die traditionelle CNC-Bearbeitung, die in vielen Bereichen noch immer zum Einsatz kommt, bietet jedoch Raum für ökologische Verbesserungen, was zu einem wachsenden Bedarf an nachhaltigen Anpassungen führt.

Hier sind einige der ökologischen Herausforderungen, denen die traditionelle CNC-Bearbeitung gegenübersteht:

• Materialverschwendung: Subtraktive Verfahren sind naturgemäß mit dem Abtragen großer Materialmengen verbunden, was oft zu erheblichen Verschwendungen führt.
• Energieverbrauch: Der Dauerbetrieb und die leistungsstarken Anlagen führen zu einem erheblichen Energieverbrauch.
• Schmier- und Kühlmittel: Die meisten dieser Flüssigkeiten können giftig sein, was zu potenziellen Kontaminations- und Entsorgungsproblemen führt.
• Austausch und Verschleiß von Werkzeugen: Häufige Werkzeugwechsel erhöhen das Risiko von zusätzlichem Abfall und Materialverbrauch.

Diese Auswirkungen auf die Umwelt haben Automobil- und Luftfahrtunternehmen dazu veranlasst, ihre Umweltverträglichkeit zu überdenken.

Umweltfreundliche Praktiken in der CNC-Bearbeitung, die zur Verringerung der Umweltbelastung beitragen

Die ständig wachsenden Umweltbelange haben die Fertigungsindustrie, insbesondere die Automobil- und Luftfahrtindustrie, dazu gezwungen, umweltfreundlichere Verfahren einzuführen. Die Integration umweltfreundlicherer Praktiken in die CNC-Bearbeitung trägt dazu bei, die Umweltbelastung zu verringern – bei gleichzeitigem Erhalt von Effizienz und Präzision.

Hier sind einige nachhaltige Ansätze, die Hersteller in ihren CNC-Bearbeitungsprozessen umsetzen:

1.   Optimierter Materialeinsatz

Das Abfallmanagement bei CNC-Bearbeitungsmaterialien hat sich seit der Einführung innovativer Konstruktionen verbessert. Diese Konstruktionen werden durch den Einsatz von CAD/CAM-Software und Simulationswerkzeugen zur Optimierung der Geometrien und Minimierung von Materialüberschüssen erreicht. So tragen beispielsweise Verschachtelungsstrategien dazu bei, die Nutzung von Rohmaterialblöcken und -blechen zu maximieren.

Darüber hinaus ist die Wiederverwendung und das Recycling von Altmetall in den meisten CNC-Betrieben zum Standard geworden. So werden beispielsweise hochwertige Materialien wie Aluminium und Titan, die häufig in Luft- und Raumfahrtteilen verwendet werden, gesammelt und eingeschmolzen, um potenziell bei der Herstellung neuer Komponenten wiederverwendet zu werden.

2.   Minimale Schmierung und Trockenbearbeitung

Traditionell waren Schmier- und Kühlmittel die Hauptursache für Umweltgefahren, die bei der CNC-Bearbeitung entstehen. Dies hat zur Entwicklung von Trockenbearbeitungsverfahren beigetragen, die in ausgewählten Anwendungen erfolgreich eingesetzt werden – abhängig von Material, Bearbeitungsart und Werkzeug.

In Fällen, in denen eine Schmierung erforderlich ist, wird häufig eine Strategie der Minimalmengenschmierung von Systemen angewendet. Dadurch kann nur eine winzige und kontrollierte Menge an Kühlmittel direkt auf die Schneidzone aufgetragen werden, was zu einem geringeren Flüssigkeitsverbrauch und weniger Entsorgungsproblemen führt.

3.   Energieeffiziente Maschinen im Betrieb

Mit der fortschreitenden Technologie werden moderne CNC-Maschinen heute mit fortschrittlichen Motoren, Steuerungssystemen und Antrieben konstruiert, wodurch sie energieeffizienter sind. Beispielsweise helfen drehzahlvariable Antriebe den Maschinen, ihren Energieverbrauch an die zu bearbeitende Last anzupassen.

Darüber hinaus haben die meisten Automobil- und Luftfahrtindustrien auf energiesparende Maßnahmen umgestellt, wie die Installation von Energieüberwachungssystemen, das Abschalten von Maschinen bei Nichtgebrauch und die Verwendung von LED-Beleuchtung. All diese Maßnahmen tragen zu einer Reduzierung des Energieverbrauchs bei. Einige Fabriken integrieren sogar erneuerbare Energiequellen wie Wind oder Sonne in das Stromnetz ihrer Anlage.

4.   Werkzeuglebensdauermanagement und Recycling

Fabriken, die Wert auf Nachhaltigkeit legen, überwachen ihre Werkzeuge oft genau, um eine optimale Nutzung sicherzustellen. Außerdem werden die Werkzeuge nicht einfach weggeworfen, sondern oft nachgeschliffen oder aufgearbeitet, da die meisten Schneidwerkzeuge aus Materialien wie Kobalt, Stahl und Hartmetall gefertigt sind. Dies trägt zur Reduzierung von Deponieabfällen bei.

5.   Additiv-subtraktive Hybridsysteme

Einige Hersteller kombinieren additive Fertigung (3D-Druck) mit CNC-Bearbeitung, um Teile herzustellen, die eine leichte Bearbeitung erfordern. Seit der Einführung dieses hybriden Ansatzes konnten die Bearbeitungszeit und der Materialausschuss reduziert werden, insbesondere bei der Bearbeitung von Luft- und Raumfahrtteilen, die oft leicht, aber komplex sind.

6.   Gewichtsreduzierung bei Luft- und Raumfahrt- sowie Automobilkomponenten

Die Bearbeitung von Leichtbaukomponenten für die Luft- und Raumfahrt sowie für die Automobilindustrie ist ein wichtiger Trend, der zur Nachhaltigkeit beiträgt. Beide Branchen sind auf Materialien wie Magnesium, Aluminiumlegierungen und Verbundwerkstoffe umgestiegen, die dazu beitragen, das Gesamtgewicht eines Flugzeugs oder Fahrzeugs zu reduzieren. Durch die Gewichtsreduzierung von Fahrzeugen und Flugzeugen wird der Kraftstoffverbrauch minimiert.

Das Ziel der Gewichtsreduktion besteht unter anderem darin, CO2-Emissionen zu senken und dadurch einen Beitrag zu effizienteren Transportsystemen und Umweltzielen zu leisten.

7.   Umweltzertifizierungen und Verantwortung in der Lieferkette

Die meisten führenden Luft- und Raumfahrt- sowie Automobilhersteller arbeiten mit CNC-Bearbeitungslieferanten zusammen, die Umweltzertifizierungen wie ISO 14001 erfüllen und einhalten.

Diese Standards sollen die ordnungsgemäße Abfallentsorgung, ein verantwortungsbewusstes Ressourcenmanagement und eine kontinuierliche Verbesserung der Umweltleistung fördern. Dieses Maß an Verantwortlichkeit stellt sicher, dass nachhaltige Innovationen in der gesamten CNC-Bearbeitungskette gedeihen.

Fazit

In der modernen Fertigung ist die CNC-Bearbeitung aufgrund der hohen Leistungsanforderungen in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt und der Automobilindustrie nach wie vor ein Eckpfeiler. Traditionell brachte dieser Prozess Herausforderungen wie einen übermäßigen Energieverbrauch und Materialverschwendung mit sich. Dank Innovationen in den Bereichen Software, Konstruktion, Werkzeugausstattung und Betriebsabläufe sind die Fertigungsindustrien nun jedoch in der Lage, nachhaltigere Verfahren einzuführen.