Wie das Schneiden von Automobilen funktioniert

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Plasmaschneider verwenden einen ionisierten Gasstrom zum Schneiden von Metall und können so programmiert werden, dass sie äußerst genau sind. Weitere Bilder von Elektrowerkzeugen. © iStockphoto.com/Dainis Derics

Der große Künstler Michelangelo soll gesagt haben: "In jedem Steinblock befindet sich eine Statue, und es ist die Aufgabe des Bildhauers, sie zu entdecken."

Das ist in Ordnung, wenn Sie Marmor mit einem Meißel formen, aber was ist, wenn das Meisterwerk, an dem Sie arbeiten, ein Auto ist? Oder eine Fabrik voller Autos, die alle hauptsächlich aus Stahl gebaut sind?

Stahl ist unglaublich stark, aber leicht genug, um als eines der Hauptmaterialien in der Automobilherstellung verwendet zu werden. Aber wie schneidet man eine so harte Substanz in die unzähligen komplexen Formen, die zu einem funktionierenden Automobil zusammenkommen??

Es gibt tatsächlich mehrere Schritte zum Erstellen einer fertigen Karosserie oder eines fertigen Fahrgestells - Installieren von Teilen wie Türen, Hauben und Rahmenbaugruppen. Dieser Artikel konzentriert sich nur auf einen dieser Schritte - das Schneiden des Metalls, bevor es fertig ist und an einem Auto befestigt ist.

Die auf den nächsten Seiten beschriebenen Schneidwerkzeuge und -techniken werden von Zulieferern der Automobilindustrie sowie von unabhängigen Fertigungsbetrieben verwendet. Anstatt dass ein Handwerker das Metall von Hand schneidet, werden die rohen Teile häufig auf oder in eine computergesteuerte Maschine gelegt, die das Teil nach präzisen Maßen schneiden und formen kann. In der Tat werden Sie feststellen, dass Computer auf alles angewendet werden, vom Schneiden von Metallkarosserieteilen bis zur Bearbeitung von Rahmen und Motorteilen.

Lesen Sie weiter, um mehr über die Zerspanungstechnologien zu erfahren, die der Automobilindustrie helfen.

Das Schneiden von Automobilmetallen verwendet viele der gleichen Techniken und Technologien wie das Schneiden von Metall für andere Fertigungsindustrien wie den Schiffbau.

Für kleine Aufträge mit geringem Volumen, die keine besonders genaue Genauigkeit erfordern - beispielsweise die Art des Metallschneidens in der Garage eines Autoenthusiasten - kann das Werkzeug so einfach sein wie eine handbetätigte Schneideschere.

Bei Aufträgen mit höherem Volumen oder im Automobilbau, bei denen sehr präzise Schnitte erforderlich sind, wird die Ausrüstung jedoch komplizierter. Beispielsweise werden computergesteuerte Laser, Plasmaschneider und Wasserstrahlen häufig aus einer Reihe von Gründen verwendet:

  • Sie können viel Material schnell durchschneiden.
  • Computergesteuerte Steuerungen stellen sicher, dass nur wenige Fehler vorliegen.
  • Die höhere Genauigkeit hilft, Abfall zu reduzieren und somit die Kosten zu senken.

In der hart umkämpften Automobilindustrie suchen Zulieferer von Autokomponenten immer nach Werkzeugen, mit denen sich Arbeitskräfte sparen lassen, ohne die Qualität zu beeinträchtigen.

Hier einige kurze Schnappschüsse der Funktionsweise der Präzisions-Hochleistungsschneidwerkzeuge:

Laser: Laser eignen sich gut zum Schneiden von Stahlblech mit einer Dicke von bis zu 1,27 cm (1/2-Zoll) und von Aluminium mit einer Dicke von bis zu 0,9 cm (1/3-Zoll). Laser sind am effektivsten bei Materialien, die frei von Verunreinigungen und Inkonsistenzen sind. Materialien von geringerer Qualität können zu zerlumpten Schnitten oder Metallspritzungen auf der Laserlinse führen.

Plasma: Plasma bläst einen ionisierten Gasstrom an einer negativ geladenen Elektrode in der Brennerdüse vorbei. Das zu schneidende Metall ist währenddessen positiv geladen. Wenn das Gas das Metall berührt, erzeugt es einen überhitzten Bereich zwischen 11.093 und 27.760 Grad Celsius, der sich durch das Metall schneidet [Quelle: Rupenthal und Burnham].

Damit Autos gut aussehen und ihre besten Leistungen erbringen können, müssen ihre Metallteile in sehr engen Genauigkeitsbereichen geschnitten werden Toleranzen. Informationen zu Fortschritten, die diese Genauigkeit verbessern, finden Sie auf der nächsten Seite.

Während einer Demonstration im Hochdruck-Wasserstrahllabor der Universität von Missouri-Rolla in Rolla, Mo. AP Photo / Kelley McCall, strömt ein Wasserstrahl durch eine Zusammenstellung aus Stahl, Betonblock und Polystyrolschaum

Die Automobilherstellung ist ein ständiges Spiel der Verbesserung - Autokäufer erwarten von neueren Fahrzeugen mehr Raffinesse, Leistung und Sicherheit, wollen aber normalerweise nicht viel mehr dafür bezahlen. Um Fahrzeuge strukturell stärker, präziser und dennoch erschwinglich zu machen, müssen technologische Fortschritte wie die unten beschriebenen berücksichtigt werden:

EDM: Wire Electrical Discharge Machining (EDM) schneidet Metalle durch Erzeugung eines starken elektrischen Funkens. Eine negativ geladene Elektrode aus Molybdän oder verzinktem Messing setzt in unmittelbarer Nähe des positiv geladenen Metallstücks einen Funken frei. Der Vorteil dieser Methode: Sie kann eine Genauigkeit von 1 / 10.000stel Zoll erreichen. Das ist zehnmal schmaler als die Breite eines menschlichen Haares! [Quelle: Ley]

EDM hat jedoch einige Nachteile. Zum einen funktioniert es nur bei elektrisch leitenden Materialien. Zum anderen ist es ziemlich langsam - bis zu zehnmal langsamer als unsere nächste Technologie [Quelle: Rupenthal und Burnham].

Wasserstrahlen: Stellen Sie sich Wasserstrahlen als flüssiges Hochdruckschleifpapier vor. Wasserstrahlen verwenden ein Verfahren, das als "kalte Überschallerosion" bezeichnet wird, um Material mit Wasser und einer Art körnigem Additiv, einem so genannten, wegzublasen Schleifmittel. Mit dieser Kombination können Wasserstrahlen Metalle mit einer Dicke von bis zu 25,4 Zentimetern und einer hohen Genauigkeit durchschneiden [Quelle: KMT Waterjet Systems].

Dieses Zerspanungswerkzeug wurde von Leuten wie dem Autoenthusiasten Jay Leno und dem berühmten Auto-Customizing-Shop West Coast Customs bekannt gemacht. Es ist relativ einfach zu bedienen und kann neben Metallen auch viele andere Materialien durchschneiden.

Weitere Informationen zum Zerspanen von Kraftfahrzeugen und zu anderen verwandten Themen finden Sie unter den Links auf der nächsten Seite.

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Quellen

  • Versteckt, Steve. "Verwenden eines tragbaren Plasmaschneiders." Der Fabricator.com. 30. Mai 2001. (5. Dezember 2009) http://www.thefabricator.com/plasmacutting/PlasmaCutting_Article.cfm?ID=16
  • KMT Wasserstrahlsysteme. "Automobilschneiden mit KMT-Wasserstrahlsystemen." (5. Dezember 2009) http://www.kmtwaterjet.com/automotive.aspx
  • Ley, Brian. "Durchmesser eines menschlichen Haares." Das Physik-Factbook. 1999. (7. Dezember 2009) http://hypertextbook.com/facts/1999/BrianLey.shtml
  • Olsen, Dr. John H. "Neuere Linearantriebstechnologie verbessert die Wasserstrahlgenauigkeit und senkt die Kosten." Der Fabricator.com. (5. Dezember 2009) http://www.thefabricator.com/WaterjetCutting/WaterjetCutting_Article.cfm?ID=2366
  • Ruppenthal, Michael und Burnham, Chip. "Erforschung komplementärer Schneidemethoden: Vergleich der Fähigkeiten von Laser, Plasma, EDM mit der Wasserstrahltechnologie." Der Fabricator.com. 4. September 2001. (4. Dezember 2009) http://www.thefabricator.com/WaterjetCutting/WaterjetCutting_Article.cfm?ID=394
  • US Census Bureau. "Herstellung von Werkzeugmaschinen (Zerspanungsarten): 2002." 18. Januar 2005. (6. Dezember 2009) http://www.census.gov/prod/ec02/ec0231i333512.pdf



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