Wie CAD-CAM-Software das computergesteuerte Fräsen auch für Heimanwender möglich macht

Bei der Produktion von Werkzeugen, Autoteilen und Maschinenkomponenten kommt es seit jeher auf höchste Präzision an, die bei der Fertigung nur von einem mittels Computer geführten Werkzeug erreicht werden kann. Ein großer Teil der computergesteuerten Materialbearbeitung ist das CNC-Fräsen. Dabei wird ein Werkstück aus Metall, Holz oder Kunststoff in eine Haltevorrichtung eingespannt und das Material solange von verschiedenen Seiten mit einem Fräser abgetragen, bis das Werkstück der gewünschten Form entspricht.

Industrielle CNC-Maschinen

Bohrer für industrielle CNC-Maschinen

Das CNC-Fräsen war lange dem produzierenden Gewerbe und der Industrie vorbehalten. Die Gründe für die ausschließlich gewerbliche Nutzung von CNC-Fräsmaschinen waren:

  • Die Kosten: Der Preis lag nicht selten bei mehrere Hunderttausend Euro.
  • Die Größe: Die geschlossenen Anlagen waren so groß, dass sie in nur Produktionshallen passten, nicht aber in die heimischen vier Wänden, einem Hobbyraum oder in die Garage.
  • Die Bedienung: Nur Facharbeiter, die die CNC-Programmierung beherrschten, konnten in aufwendiger Arbeit ein Programm schreiben, dass der Maschine zahlreiche Anweisungen für den Fertigungsprozess übermittelt. Nur so entsprach das gefertigte Teil nach dem Fräsen genau dem am PC erstellen Entwurf.

Anspruch an Bearbeitungsgenauigkeit in der Industrie viel höher als im Hobbybereich

Bauteile für die Luft- und Raumfahrt müssen mit höchster Präzision gefertigt werden. Die kleinste Ungenauigkeit bei der Herstellung dieser Bauteile kann Menschenleben gefährden und Schäden in Millionenhöhe verursachen. Zur Herstellung dieser Teile muss der Produzent auf die größten, stabilsten, genauesten und damit teuersten CNC-Maschinen am Markt zugreifen.

Ein Modellbauer, der Holzmodelle fertigt, benötigt zur Herstellung der einzelnen Holzteile weder eine überdimensionierte Maschine noch eine Fräsmaschine, die Präzisionsteile auf den Mikrometer genau fräst. Eine Genauigkeit im Millimeter-Bereich reicht für die Einsatzzwecke der meisten Hobbyisten und gewerblichen Anbieter völlig aus.

Die CNC-Fräse als handliche und bezahlbare Alternative für Heimanwender

Weil im Gegensatz zur industriellen Bearbeitung der Anspruch an die Bearbeitungsgenauigkeit bei Heimanwendungen deutlich heruntergeschraubt werden kann, wurde die CNC-Portalfräse oder kurz CNC-Fräse als kostengünstige Alternative zu den industriellen Fräsmaschinen entwickelt. Wie der Name schon sagt, kann bei diesem Maschinentyp eine Brücke, das sogenannte Portal, über der Bearbeitungsfläche vor und zurück gefahren werden.

An dem Portal ist der Fräsmotor befestigt, den die Maschine nach links und nach rechts bewegt. Somit kann das eingespannte Werkzeug zu allen Punkten auf der Bearbeitungsfläche bewegt werden, um das Material zu dort zu bearbeiten. Der Anwender steuert die CNC-Fräse über einen handelsüblichen PC, auf dem eine geeignete CNC-Software installiert sein muss.

Notwendige Software für die Arbeit mit einer CNC Fräse

Der Nutzer kann die CNC-Fräse mit einem haushaltsüblichen PC steuern. Für den Betrieb einer CNC-Fräse sind 3 Arten von Software notwendig:

  • Ein Zeichenprogramm, um die gewünschte Vorlage damit zu zeichnen oder eine bereits vorhandene Vorlage des Werkstückes in der Software zu öffnen (CAD-Software)
  • Ein Übersetzungsprogramm, das die Zeichnung in Maschinencode mit Steuerungsbefehle für die Maschine übersetzt (CAM-Software)
  • Eine Steuerungssoftware, die die Steuerungsbefehle an die Maschine übermittelt, damit die Maschine mit dem Fräsen beginnt (Steuerungssoftware)

CAD-CAM-Software – Der einfache Einstieg in die CNC-Fertigung

Damit der Privatanwender die aufwendige Programmierung nicht lernen und das abzuarbeitende Programm in tagelanger Arbeit selbst schreiben muss, bietet der Markt mittlerweile Softwarelösungen, die das CAD-Programm und das CAM-Programm in einer CAD-CAM-Software zusammenfassen und die Umwandlung der Zeichnung in Bewegungsbefehle für die Maschinensteuerung umsetzen. Somit benötigt der Heimanwender nur noch 2 Programme: Das CAD-CAM-Programm und die Steuerungssoftware.

Es gibt mittlerweile unzählige CAD-CAM-Programme und Steuerungsprogramme am Markt, die mit recht unterschiedlichem Funktionsumfang von unter 100 Euro bis über 1000 Euro kosten können. Um die richtige Software zu wählen, ist es für einen CNC-Interessierten hilfreich, die Software kostenlos testen zu können, um sich folgende Fragen beantworten zu können:

  • Kann ich mit dem Programm mein gewünschtes Werkstück produzieren? Im Gegensatz zur Bearbeitung auf 3 Achsen, ist für die Bearbeitung mit einer vierten hinzugefügten Drehachse nochmals eine andere weitere Software notwendig.
  • Kann die Steuerungssoftware die maximale Leistung meiner CNC-Fräse nutzen, in Hinsicht auf Verfahrgeschwindigkeit und Bearbeitungsgeschwindigkeit in der Tiefe des Materials?
  • Sind Funktionen und Benutzerführung der CAD-CAM-Software und der Steuerungssoftware leicht verständlich?

Nur so kann ein Anwender sicher gehen, dass er ein Programm kauft, mit dem er sein gewünschtes Werkstück herstellen kann. Weiterhin ist das kostenlose Testen der Software ebenfalls hilfreich, um nicht eine überteuerte Software zu kaufen, die viele Funktionen hat, die der Nutzer für sein Vorhaben nicht braucht. Manche Hersteller bieten für ihre Programme kostenlose Downloads auf der eigenen Internetseite an.

Anfänger sollten ihre CNC-Fräse bei einem Anbieter kaufen, der kostenlosen Support für die Maschine und die hauseigene Software anbietet. Eine kompetente Beratung vor dem Kauf von Maschine und Software kann einem CNC-Neuling neben dem Testen der Software vor einer Fehlinvestition bewahren.