CAM-Software (Digitaler Workflow)(Corona)

Einführung

CAM-Software "übersetzt" die 3D-Daten aus der Konstruktion (CAD) in Steuerungsbefehle für eine CNC-Fertigungsmaschine. Der dann exportierte NC-Code oder G-Code enthält im Textformat genau die Steuerungsbefehle, die eine CNC-Maschine (additiv oder subtraktiv) in bestimmte Aktionen umsetzen kann.

CAM-Software für Fräsmaschinen

Lernvideo zu CAM-Software für subtraktive Fertigung am Beispiel der CAM-Software DS-CAM:

Um z.B. ein Modellsegment im Labor zu fräsen, müssen grundsätzlich einige Arbeitsschritte mit der CAM-Software durchgeführt werden.

• Die STL-Daten des konstruierten Modells werden in die Software importiert.
• Das Objekt wird nach bestimmten Kriterien im Rohling platziert. Diesen Vorgang bezeichnet man als Nesting.
• Es muss eine sogenannte Frässtrategie ausgewählt werden. In der Frästrategie sind viele verschiedene Parameter (Einstellungen) für den Fertigungsprozess festgelegt.
• Je nach verwendetem Werkstoff oder späterem Verwendungszweck ist in der Frästrategie z.B. festgelegt, mit welchen Werkzeugen die Maschine arbeitet soll.
• Der Bahnabstand der Fräsbahnen bestimmt, wie glatt die Oberfläche des Werkstücks wird. Außerdem wird die Fräszeit dadurch beeinflusst.
• Die Drehzahl und der Vorschub des Werkzeugs bestimmen die sogenannte Schnittgeschwindigkeit, also die Geschwindigkeit, mit der das Werkzeug durch den Rohling "schneidet".
• Die Fräsbahnen sind die Wege, die das jeweilige Werkzeug, also die Fräse, beim Bearbeiten des Rohlings zurücklegt. Liegen sie eng aneinander, dann wird die Oberfläche glatt, liegen sie weit auseinander, wird die Oberfläche eher rauh.
• Die grobe Vorbearbeitung, also das schnelle Entfernen von viel Material, nennt man Schruppen.
• Die endgültige feine Bearbeitung der Werkstückoberfläche heißt Schlichten.

CAM-Software für 3D-Drucker

Lernvideo zu CAM-Software für additive Fertigung am Beispiel der freien CAM-Software Cura:

Für additive (generative) Verfahren wie das 3D-Drucken wird das Objekt von der Software gesliced (in Slices zerlegt, engl. to slice, zerschneiden). Das Objekt wird in viele dünne Schichten zerlegt, die dann Schicht für Schicht gefertigt werden. Je dünner die Slices sind, desto glatter ist später die Oberfläche der Werkstücks. Aber je dünner sie Slices sind, desto länger dauert auch die jeweilige Fertigung.

Im Prinzip kann z.B. die freie CAM-Software Cura G-Code bzw. NC-Code für beliebige CNC-Maschinen berechnen. Dazu müssen allerdings sehr viele komplexe Einstellungen vorgenommen werden, da der G-Code für jede Maschine speziell angepasst sein muss.

• Die Schichtdicke gibt an, wie dick jeder Slice genau sein wird. je keiner der Wert, desto höher die vertikale Auflösung des Objektes.
• Die Stärke der Außenhülle bestimmt, wie dick die äußere Hülle gedruckt wird. Das beeinflusst die Stabilität bzw. Festigkeit des Objektes.
• Die Fülldichte gibt an, wie dicht das Material im Inneren des Objektes gedruckt wird. Das beeinflusst ebenfalls die Stabilität bzw. Festigkeit des Objektes.
• Die Drucktemperatur bestimmt z.B. bei thermoplastischem Material, mit welcher Temperatur der Druckkopf das Material zum Schmelzen bringt.

Arbeitsblatt zum Ausfüllen

Bearbeite nun dieses Arbeitsblatt, um deine neuen Kompetenzen zu sichern.

Arbeitsaufträge

Der erste Arbeitsauftrag ist Pflicht, die weiteren je nach Interesse, Zeit und Motivation:

Arbeitsauftrag 1: Parameter für eine 3D-Drucker einstellen

Wenn du die Gelegenheit hast, die CAM-Software CURA zu installieren, dann ist das dein erster Arbeitsauftrag:

Öffne die Software Cura, lade eines deiner konstruierten Objekte und passe die Parameter so an, dass die vertikale Auflösung doppelt so fein ist wie in den Voreinstellungen, das Objekt zur Hälfte gefüllt ist und die Außenwände 1,2mm dick sind.

Im Lernvideo, dass du oben schon angeschaut hast, findest du alle wichtigen Einstellungen dazu. Fertige von den Einstellungen Bildschirmfotos an und speichere sie in deinen Projektunterlagen.

Wenn du keine Gelegenheit hast, die CAM-Software CURA zu installieren, dann kannst du dir mit diesem Auftrag behelfen:

Erläutere schriftlich, wie die Parameter einer CAM-Software angepasst werden müssen ...

• ... damit die vertikale Auflösung doppelt so fein ist wie in den Voreinstellungen.
• ... damit das Objekt zur Hälfte gefüllt ist.
• ... damit die Außenwände 1,2mm dick sind.

Wenn du einen höheren Kompetenzlevel erreichen willst, dann bearbeite diese weiteren Arbeitsaufträge:

Weitere Arbeitsaufträge

Dein Modell soll mit einer Fräsmaschine subtraktiv gefertigt werden. Eine einfache dreiachsige Fräsmaschine kann die Spindel (also die Halterung der Fräse mit Spannfutter und Motor, ganz ähnlich deinem Handstück aus dem Labor ;-) und/oder das Werkstück in den drei Achsen des rechtshändigen Koordinatensystems bewegen.

Wenn du dein Modell genauer anschaust, wirst du aber Bereiche an deinem Modell finden, die von der Fräse durch Bewegen in X-, Y- und Z-Richtung nicht zu erreichen sind. Dafür gibt es Fräsmaschinen mit mehr als 3 Achsen! Betrachte folgendes Video genau und versuche herauszufinden, was für zusätzliche Achsen mit den Buchstaben A, B und C bezeichnet sein könnten:

Fräsen eines komplexen Modells:

Fertige für deine Projektmappe nun "Skizzen" an, die zeigen, wie die Bereiche gefräst werden können, die von dreiachsigen Maschinen nicht erreicht werden können!

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Frästrategie

Schau dir das Video zur CAM-Software DS-CAM in Ruhe an.

Beschreibe anschließend schriftlich detailliert jeweils zwei Parameter der Frässtrategie, die die Oberflächenqualität und die Bearbeitungszeit beeinflussen. Die nebenstehende Grafik gibt dir zusätzlich zum Video nochmal einen kurzen Überblick über die hier eingestellten Parameter einer Frässtrategie.

Nun sollst du die Frässtrategie zur subtraktiven Fertigung für eines deiner Objekte anpassen:

Verändere gezielt zwei Parameter der Frästrategie für den passenden Fertigungsschritt schriftlich so, dass die Oberfläche glatter gefräst wird! Begründe deine Vorgehensweise detailliert.

Hefte deine schriftlichen Ergebnisse zu deinen Projektunterlagen.

Screencast zum CAM-Software DS-CAM:

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