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Subtraktive Fertigung: Verfahren, Vorteile und wann man sie wählt

July 11, 2025

Subtraktive Fertigung: Prozesse, Vorteile & Wann man sie wählt

Im Bereich der Fertigung folgt die Herstellung von greifbaren Produkten aus Rohmaterialien unterschiedlichen Methoden. Unter diesen ist die subtraktive Fertigung ein grundlegender Ansatz, der durch die Materialabtragung zur Erzielung der gewünschten Form gekennzeichnet ist. Im Gegensatz zur additiven Fertigung, die Objekte Schicht für Schicht aufbaut, beginnen subtraktive Verfahren mit einem festen Block oder Werkstück und tragen überschüssiges Material präzise ab. Dieser Prozess umfasst eine Vielzahl von Techniken, jede mit ihren eigenen Stärken und Anwendungen. Das Verständnis der Nuancen der subtraktiven Fertigung, ihrer Vorteile und der Szenarien, in denen sie sich als am vorteilhaftesten erweist, ist für Ingenieure, Designer und Unternehmen, die an der Produktentwicklung und -herstellung beteiligt sind, von entscheidender Bedeutung.

Die Landschaft der subtraktiven Fertigung ist reich an etablierten und sich entwickelnden Prozessen. Traditionelle Methoden wie die Zerspanung, zu der Fräsen, Drehen, Bohren und Sägen gehören, bilden das Fundament dieser Kategorie. Die Computer Numerical Control (CNC)-Bearbeitung hat diese traditionellen Techniken revolutioniert, indem sie die Werkzeugwege automatisiert und komplizierte Geometrien mit hoher Präzision und Wiederholbarkeit ermöglicht. CNC-Maschinen, die von Computer-Aided Design (CAD)- und Computer-Aided Manufacturing (CAM)-Software gesteuert werden, können komplexe Schneidvorgänge an verschiedenen Materialien durchführen, darunter Metalle, Kunststoffe, Holz und Verbundwerkstoffe.

Neben der Zerspanung umfassen weitere wichtige subtraktive Verfahren das Laserschneiden, das Wasserstrahlschneiden und das Abrasivstrahlschneiden. Das Laserschneiden verwendet einen Hochleistungs-Laserstrahl, um Material entlang eines definierten Pfades zu schmelzen, zu verbrennen oder zu verdampfen, wodurch saubere und präzise Schnitte erzielt werden, insbesondere für Blechmaterialien. Das Wasserstrahlschneiden verwendet einen Hochdruckwasserstrahl, der oft mit Schleifpartikeln vermischt ist, um Material abzutragen, wodurch es für dicke oder hitzeempfindliche Materialien geeignet ist. Das Abrasivstrahlschneiden ist ähnlich, verwendet aber einen Hochgeschwindigkeitsstrom von Schleifpartikeln, die durch Druckgas angetrieben werden, um Material abzutragen, wodurch komplizierte Schnitte in harten und spröden Materialien möglich sind.

Jeder dieser subtraktiven Prozesse besitzt einzigartige Eigenschaften, die seine Eignung für bestimmte Anwendungen bestimmen. Die Zerspanung, insbesondere die CNC-Bearbeitung, zeichnet sich durch die Herstellung komplexer dreidimensionaler Teile mit engen Toleranzen und hervorragenden Oberflächengüten aus. Das Laserschneiden ist ideal für das Rapid Prototyping und das Schneiden komplizierter Formen aus Blechen und Kunststoffen. Das Wasserstrahlschneiden ist vorteilhaft für Materialien, die hitzeempfindlich sind, oder wenn es um sehr dicke Abschnitte geht. Das Abrasivstrahlschneiden wird oft zum Schneiden von harten oder spröden Materialien eingesetzt, bei denen die Wärmeentwicklung ein Problem darstellt.

Die subtraktive Fertigung bietet eine überzeugende Reihe von Vorteilen, die zu ihrer weitverbreiteten Anwendung in verschiedenen Branchen beitragen. Einer der Hauptvorteile ist die Möglichkeit, mit einer breiten Palette von Materialien zu arbeiten. Von gängigen Metallen wie Aluminium und Stahl bis hin zu technischen Kunststoffen und Verbundwerkstoffen können subtraktive Verfahren mit unterschiedlichen Materialeigenschaften umgehen. Diese Vielseitigkeit ermöglicht die Auswahl des am besten geeigneten Materials basierend auf den funktionalen Anforderungen des Teils, ohne durch die Einschränkungen eines bestimmten additiven Fertigungsverfahrens eingeschränkt zu sein.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist der hohe Grad an Präzision und Genauigkeit, der mit subtraktiven Verfahren, insbesondere der CNC-Bearbeitung, erreicht werden kann. Die starren Werkzeuge und die kontrollierten Schneidprozesse ermöglichen die Herstellung von Teilen mit engen Toleranzen und ausgezeichneter Maßgenauigkeit. Dies ist entscheidend für Anwendungen, die präzise Passungen und zuverlässige Leistung erfordern, wie z. B. in der Luft- und Raumfahrt, bei medizinischen Geräten und in der Automobilindustrie.

Die subtraktive Fertigung führt auch oft zu Teilen mit überlegenen Oberflächengüten im Vergleich zu additiv gefertigten Teilen. Die Schneidwirkung von Werkzeugen bei der Zerspanung und der Erosionsprozess bei anderen subtraktiven Verfahren können glatte und gleichmäßige Oberflächen erzeugen, was aus ästhetischen Gründen, für die funktionale Leistung (z. B. Reduzierung der Reibung) oder für nachfolgende Oberflächenbehandlungen unerlässlich sein kann.

Darüber hinaus sind subtraktive Verfahren gut etabliert und werden von einem ausgereiften Ökosystem aus Ausrüstung, Werkzeugen und qualifizierten Bedienern unterstützt. Diese etablierte Infrastruktur bietet Zuverlässigkeit, Skalierbarkeit und Wirtschaftlichkeit für viele Produktionsszenarien. Die Vorhersehbarkeit und Konsistenz der subtraktiven Verfahren sind ebenfalls gut verstanden, was eine genaue Kostenschätzung und Produktionsplanung ermöglicht.

Trotz der Fortschritte in der additiven Fertigung bleiben subtraktive Verfahren in zahlreichen Situationen die bevorzugte Wahl. Ein Schlüsselszenario ist, wenn hohe Präzision und enge Toleranzen von größter Bedeutung sind. Für kritische Komponenten in Flugzeugtriebwerken oder chirurgischen Instrumenten sind die Genauigkeit und Wiederholbarkeit, die die CNC-Bearbeitung bietet, oft unübertroffen.

Die subtraktive Fertigung ist auch vorteilhaft für die Herstellung von Teilen mit hervorragenden Oberflächengüten direkt aus der Maschine. Während additive Teile möglicherweise eine Nachbearbeitung erfordern, um die gewünschte Oberflächenqualität zu erreichen, können subtraktive Verfahren oft fertige oder fast fertige Oberflächen liefern, wodurch die Notwendigkeit von Sekundäroperationen reduziert wird.

Wenn es um eine Vielzahl von Materialien geht oder wenn die spezifischen Materialanforderungen streng sind, bietet die subtraktive Fertigung eine größere Flexibilität. Die Fähigkeit, praktisch jedes zerspanbare Material zu bearbeiten, ermöglicht es Ingenieuren, das optimale Material für die Anwendung auszuwählen, ohne Prozessbeschränkungen.

Für große Produktionsmengen von geometrisch einfachen bis mäßig komplexen Teilen kann die subtraktive Fertigung, insbesondere die CNC-Bearbeitung mit automatisierten Be- und Entladesystemen, sehr kostengünstig sein. Die Anfangsinvestition in die Ausrüstung kann erheblich sein, aber die Kosten pro Teil können für bestimmte Produktionsmengen niedriger sein als bei der additiven Fertigung.

Schließlich wird die subtraktive Fertigung oft gewählt, wenn mit Materialien gearbeitet wird, die mit aktuellen additiven Fertigungstechnologien schwer oder unmöglich zu verarbeiten sind. Bestimmte Legierungen, Verbundwerkstoffe oder Materialien mit spezifischen Leistungseigenschaften können möglicherweise nur zuverlässig mit subtraktiven Verfahren verarbeitet werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die subtraktive Fertigung eine wichtige Säule der modernen Fertigung bleibt. Ihre vielfältigen Verfahren, die inhärenten Vorteile der Materialvielfalt, die hohe Präzision und die hervorragenden Oberflächengüten, gepaart mit einer gut etablierten Infrastruktur, machen sie zur bevorzugten Wahl für eine Vielzahl von Anwendungen. Während sich die additive Fertigung weiterentwickelt und neue Nischen findet, werden subtraktive Verfahren, insbesondere die CNC-Bearbeitung, das Laserschneiden und das Wasserstrahlschneiden, weiterhin eine entscheidende Rolle dabei spielen, innovative Produkte zum Leben zu erwecken, insbesondere wenn hohe Anforderungen an Genauigkeit, Materialauswahl, Oberflächenqualität und Produktionsvolumen erfüllt werden müssen. Das Verständnis der Stärken und Schwächen der subtraktiven Fertigung ist unerlässlich, um fundierte Entscheidungen bei der Konstruktion und Herstellung von technischen Teilen zu treffen.