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CMT-Schweißen

CMT (Cold Metal Transfer) ist ein Metallschutzgasschweißverfahren.

Das seit 2005 eingesetzte Verfahren wurde von dem österreichischen Schweißtechnik-Unternehmen Fronius  entwickelt und zählt zu den Lichtbogenschweißverfahren. Es handelt sich um eine Weiterentwicklung des MIG/MAG-Schweißens mit neuer Methode  zur Tropfenablösung und wird unter anderem dafür eingesetzt,  um Mischverbindungen von Stahl und Aluminium herzustellen. Der Schweißprozess kann auch zum spritzerfreien Löten beschichteter Bleche  und bei Dünnstblechverbindungen (≥1 mm) eingesetzt werden. Neben einem pulsierenden Schweißstrom (Impulsschweißen) wird bei diesem Verfahren zusätzlich der Schweißdraht mit hoher Frequenz vor- und zurückbewegt.  Dies geschieht prozessorgesteuert und kann, entsprechend den vorliegenden Bedingungen, angepasst werden.

Bei dem Prozess wird der unter Spannung stehende Schweißdraht in Richtung Grundwerkstoff bewegt, bis sich ein Kurzschluss bildet. Nach dem Einstellen des Stromflusses, wird rechnergesteuert die Stromzufuhr unterbrochen und der Schweißdraht wird in die entgegengesetzte Richtung (zurück) bewegt. Die sich beim  Kurzschluss bildende Schweißperle  löst sich aufgrund der Drahtbewegung leichter vom Draht ab und unterstützt damit ein nahezu spritzerfreies Schweißen.  Der Draht kann zur Zeit mit einer Frequenz bis zu 70 Hz hin und her bewegt werden.

Durch die geregelte Stromzufuhr und die unterstützende Wirkung der Drahtbewegung beim Werkstoffübergang erfolgt nur ein sehr niedriger Wärmeeintrag auf den Grundwerkstoff. Vorteile sind eine kleine Wärmeeinflusszone und dass Aufmischungen (Mischungen aus Schweißzusatz und Grundwerkstoff) sehr gering bleiben.

Computerized Numerical Control (CNC)

Computerized Numerical Control (CNC), übersetzt „computergestützte numerische Steuerung“, ist eine elektronische Methode zur Steuerung und Regelung von Werkzeugmaschinen (CNC-Maschinen), bzw. die dafür eingesetzten Geräte (Controller, Computer).

Hervorgegangen ist die CNC aus der NC, Numerical Control, bei der die Informationen nicht als Komplettprogramm in der Steuerung einer Maschine gehalten, sondern satzweise von einem Lochstreifen eingelesen wurde.
Das Zeitalter der CNC-Technologie setzte ungefähr Mitte der 1970er Jahre ein. Sie ermöglichte eine Rationalisierung in der Serienfertigung und Einzelfertigung durch die erheblich schnellere und dabei trotzdem sehr genaue Bewegung der Achsen und Werkzeuge.
Heute verfügen wir über CNC-Werkzeug-Maschinen, die durch den Einsatz moderner Steuerungstechnik in der Lage sind, Werkstücke mit hoher Präzision auch für komplexe Formen automatisch herzustellen. Sie übertreffen mechanisch gesteuerte Maschinen in Präzision und Geschwindigkeit.
Die Daten aus dem CAD-Programm, mit dem in der Regel die Bauteile konstruiert werden, werden uns im DXF-Format zugeschickt. Unter Berücksichtigung weiterer Faktoren wie Geometrie der Werkzeuge, Drehzahlen, Vorschübe usw. können sie dann mit Hilfe eines Postprozessors in ein CNC-Programm umgewandelt werden. Zur Verfügung steht darüber hinaus auch und die Werkstattprogrammierung mit Eingabemasken.
Man unterscheidet Maschinen mit Punktsteuerung, Streckensteuerung und Bahnsteuerung. Moderne CNC-Maschinen können bereits mehr als sechs Bearbeitungsachsen besitzen, wobei die vierte bis sechste Achse (A, B, C) jeweils eine Rotation um die Hauptachse (X, Y, Z) darstellt und als Hilfsachse bezeichnet werden.
Bei der Verwendung von CNC-Maschinen kann häufig auf eine ständige Betreuung der Fertigung durch Hilfspersonal verzichtet werden, in vielen Serienfertigungen werden nur noch wenige Menschen direkt an den Maschinen eingesetzt, da die Steuerungen ausreichend Möglichkeiten bieten, sogar die Qualitätskontrolle vollautomatisch in den Fertigungsprozess zu integrieren. Auch die Überwachung von Werkzeugverschleiß und -bruch verläuft vollautomatisch. Prinzipiell kann jede konventionelle Maschine durch den Einsatz standardisierter Komponenten zu einer CNC-Maschine erweitert werden. Jedoch ist dabei zu beachten, dass bei herkömmlichen Fräsmaschinen das Umkehrspiel zwischen Maschinenspindel und Spindelmutter durch den Bediener und/oder durch Gegenlauffräsen kompensiert wurde. An modernen CNC-Maschinen sind die Antriebssysteme mit Kugelgewindetrieben oder Linearantrieben ausgestattet, welche annähernd spielfrei sind und somit unter anderem auch das Gleichlauffräsen möglich wird. Es gibt zwei Arten, mit denen die CNC-Maschine ihren zurückgelegten Weg misst: Beim direkten Wegmessystem wird mit einem Glasmaßstab die Position direkt an der bewegten Achse gemessen. Beim indirekten Wegmessystem wird der Drehwinkel des Motors oder der Kugelrollspindel gemessen und in die lineare Achsposition umgerechnet.
Als Verbindung zwischen der Bewegungssteuerung (CNC) und der Maschine arbeitet eine SPS. Dort sorgt ein vom Maschinenhersteller geschriebenes Programm dafür, dass Betriebsarten, Schutztüre, Kühlmittel, Schmierung und andere Aggregate funktionieren. Dieses Verknüpfungsprogramm bestimmt in hohem Maße die Möglichkeiten und den Komfort einer Maschine und bleibt nach Auslieferung der Maschine unverändert. Für den Endanwender der Maschine ist es nicht direkt sichtbar.

Heute sind nahezu alle neu entwickelten Werkzeugmaschinen mit einer CNC-Steuerung ausgerüstet. Es gibt aber noch immer weltweit einen beachtlichen Altbestand an konventionellen Werkzeugmaschinen.

Bereits zu Beginn der 1980er Jahre gab es Ansätze, die Programmierung der CNC zu vereinfachen und die DIN/ISO-Programmierung zu verlassen. Das führte zur Entwicklung der so genannten werkstattorientierten Programmierung (WOP), die über eine benutzerführende, vereinfacht CAD-ähnliche Programmieroberfläche verfügt. Sie hat sich besonders in der Holz- und Kunststoffbearbeitung auf CNC-Bearbeitungszentren und der Fertigung von Einzelteilen etabliert.
Daneben ist mit DNC (Distributed Numerical Control) die vernetzte Arbeitsteilung (Programmerstellung im Büro  -> Programm am Arbeitsplatz simulieren zur Kollisionsüberprüfung und optimieren -> Programm zur CNC übertragen) in Gebrauch. Diese Form der Programmierung gewinnt immer mehr an Bedeutung, vor allem in der Einzelteil- und Kleinserienfertigung, weil besonders hier die Stillstandzeiten zur Programmierung an der Maschine selbst sehr reduziert und dadurch die Maschinen insgesamt produktiver genutzt werden können.
Seit einiger Zeit erobert die sogenannte Soft-CNC den Markt der CNC-Steuerung. In der Soft-CNC laufen sämtliche Steuerungsfunktionen nicht in Hardware abgebildet als elektronisch realisierte Regelkreise, sondern als Programm in einem handelsüblichen Industrierechner ab. Solche Systeme sind grundsätzlich erheblich billiger. Außerdem sind sie leichter zu warten, zu erweitern bzw. anzupassen. Die Antriebskopplung erfolgt über eine PC-Steckkarte durch ein digitales Bus-System.

Die CNC läuft auf einem herstellerspezifischen Industrie-PC, der im Schaltschrank oder direkt hinter dem Bildschirm angebracht ist. 32-bit-Prozessoren im GHz-Bereich ermöglichen Block-Zykluszeiten unter 1 ms (Aufbereitungszeit eines unkorrigierten 3D-Linearsatzes). Das bedeutet, dass bei der Ausführung eines Programms, bei dem die Positionen in 0,1 mm Abstand aufeinander folgen, ein Fräsvorschub von 6 m/min eingehalten werden kann ohne Stockungen. (Anmerkung: Die Entwicklung eines neuen Steuerungstyps mit Design von Hard- und Software, Tests und Fertigung braucht seine Zeit, daher muss man z. B. bei der Einführung eines neuen Prozessor-Typs mit einem Verzug in der Größenordnung von 2 Jahren oder mehr rechnen.)
Remanenter Speicher für Maschinendaten und Programme wurde früher im SDRAM mit einer Batterie oder Akku bei ausgeschalteter Maschine erhalten. Später wurden Festplatten verbaut, die speziell erschütterungsdämpfend aufgehängt waren. Zunehmend kommen Flash-Speicher zum Einsatz.

Um Programme vom Programmierplatz zur CNC und zurück zu übertragen stehen folgende Schnittstellen zur Verfügung: serielle Schnittstelle RS-232 bis 20 m, oder RS-422 bis 1200 m, Ethernet-Schnittstelle (LAN, Netzwerk) bis 100 m, schnellste Verbindung oder Stecker für transportable Speichermedien: PCMCIA-Karte, CompactFlash, USB-Stick