Juni 2011



Buchstaben und Zahlen

 

Es gibt viele Gründe dafür, ein Teil mit Buchstaben und Zahlen zu versehen. Eine Beschriftung kann zur Identifizierung oder Kennzeichnung des Gegenstands, oder zur Übermittlung von Anweisungen an den Endverbraucher dienen. Die Beschriftung wird dem Teil in vielen Verfahren erst bei der Nachbearbeitung hinzugefügt. Buchstaben und Ziffern werden auf einen vorhandenen Gegenstand geschrieben, gedruckt, gestanzt, aufgeklebt oder anderweitig angebracht. Beim Fräsen kann alphanumerischer Text – entweder über der Oberfläche des Teils hervorstehend oder in diese versenkt – ein integriertes Merkmal des Teils sein. Mit dem richtigen Entwurf lässt sich dadurch ein Produktionsschritt einsparen und eine deutliche Beschriftung erzielen, die genauso haltbar ist wie das Teil selbst.


Obwohl sie Informationen übermittelt, ist die Beschriftung in den meisten Fällen eher ein ästhetisches als ein funktionales Merkmal des Frästeils. Doch obwohl sie einen anderen Zweck als die übrigen Merkmale erfüllt, unterliegt sie denselben Standards des Fräsverfahrens. Da die Beschriftung in der Regel kleiner ist als die meisten anderen Merkmale, auf engem Raum viele schmale Linien, Punkte und Kurven besitzt und lesbar sein muss, um ihren Zweck zu erfüllen, ist für deren Design ein Verständnis des Fräsprozesses notwendig (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1: Aufgrund der schmalen Linien und Kurven ist das „o“ (linkes Bild) zu klein, um gefräst zu werden. Das „L“ (rechtes Bild) ist eine größere Schriftart und bietet ausreichend Platz für das Fräswerkzeug.

Abbildung 1: Aufgrund der schmalen Linien und Kurven ist das „o“ (linkes Bild) zu klein, um gefräst zu werden. Das „L“ (rechtes Bild) ist eine größere Schriftart und bietet ausreichend Platz für das Fräswerkzeug.


In einem anderen Design-Tipp gehen wir näher auf das Thema Beschriftungen auf Spritzgussteilen ein. Viele der Kriterien gelten auch für gefräste Beschriftungen, wenn auch umgekehrt: eine erhabene Beschriftung auf einem Frästeil lässt sich durch versenkte Merkmale in einer Form erreichen, und umgekehrt. Auf einem Frästeil wird das Endergebnis jedoch direkt gefräst.


Beim Entwerfen von Teilen für das automatisierte Fräsverfahren von Firstcut, müssen Sie drei Faktoren berücksichtigen. Erstens, die Mindestgröße unserer Fräswerkzeuge von 0,5 mm. Zweitens, unsere abgerundeten Fräswerkzeuge. Und drittens die Richtungen, aus denen ein Werkstück mit unserem sechsseitigen 3-Achsen-Fräsverfahren bearbeitet werden kann.


Die Größe des Schneidwerkzeugs bestimmt die fräsbare Mindestbreite. Bei versenktem Text, entspricht dies der Mindestbreite einer Linie. Bei erhabener Beschriftung entspricht dies dem Mindestabstand zwischen den Linien, entweder innerhalb eines Buchstabens, einer Zahl oder zwischen zwei Zeichen. Die Werkzeuggröße bestimmt die Mindestgröße der zu fräsenden Beschriftung, beeinflusst jedoch auch die Schriftart. Serifenlose Schriftarten (mit Grundstrichen ohne Zier-Abschlüsse) sind eine bessere Wahl als Serifenschriftarten (mit kurzen Zierlinien an den Enden der Grundstriche). Der Grund hierfür ist, dass die Serifen bei manchen Schriftarten dünner als die Grundstriche und dadurch schwieriger herzustellen sind. (Arial ist eine typische serifenlose Schrift; Times eine häufig verwendete Serifenschrift). Beim Firstcut-Verfahren werden Bereiche, die für unser Schneidwerkzeug zu schmal sind, nicht gefräst. Bereiche in Ihrem 3D-CAD-Modell, die nicht gefräst werden können, werden in Ihrem FirstQuote farbig gekennzeichnet (siehe Abbildung 2, hier weist die blaue Farbe auf Material hin, dass wir nicht entfernen können).

Abbildung 2: Die Ansicht „gefräst“ des FirstQuote zeigt den versenkten Schriftzug auf einem Teil. Die blauen Stellen zeigen Material an, dass nicht entfernt werden kann.

Abbildung 2: Die Ansicht „gefräst“ des FirstQuote zeigt den versenkten Schriftzug auf einem Teil. Die blauen Stellen zeigen Material an, dass nicht entfernt werden kann.


Abgerundete Schneidwerkzeuge beeinflussen die Formen der Ecken. Außenecken können rechtwinklig gefräst werden, doch schmalere Innenecken werden gemäß dem Radius des Schneidwerkzeugs abgerundet. So hat zum Beispiel ein hervorstehender Buchstabe „N“ scharfkantige Ecken an der Ober- und Unterseite der senkrechten Linien, während die spitzen Winkel zwischen schrägen und senkrechten Linien abgerundet werden. Bei einem versenkten Buchstaben „N“ ist es genau umgekehrt. (Das Spritzgussverfahren von Protomold, bei dem die Form und nicht das Teil gefräst wird, ist diesbezüglich das genaue Gegenteil.)


In der Regel wird eine orthogonale Fläche (eine der sechs Seiten, von denen unsere Schneidwerkzeuge aus arbeiten) mit einem Schaftfräser gefräst. Die Beschriftung auf allen anderen Flächen wird mit einem Kugelfräser gefräst. Der Winkel, in dem das Schneidwerkzeug das Merkmal bearbeitet, beeinflusst die mögliche Größe und die Schärfe des Merkmals. Mit der Abweichung des Zugangswinkels vom rechten Winkel erhöht sich die Mindestbreite des Schnitts, die die Fräsmaschine herstellen kann. Außerdem fallen die Seiten der gefrästen Linie nicht ganz rechtwinklig aus, was die Schärfe des Zeichens beeinträchtigt. Aus diesem Grund sollte die Beschriftung so nahe wie möglich an einer der orthogonalen Ebenen platziert sein.


Die Beschriftung auf einer gekrümmten Oberfläche kann eine Herausforderung darstellen. Um eine möglichst deutliche Schrift zu erreichen, sollte der Text nicht senkrecht zur Oberfläche, sondern senkrecht zu einer virtuellen Fläche positioniert werden (idealerweise eine Parallele zu einer orthogonalen Oberfläche). Denken Sie beispielsweise an die Beschriftung auf einem vertikalen Zylinder. Wenn die Beschriftung vom Mittelpunkt des Zylinders nach außen „strahlt“, wird sie zum Großteil nicht rechtwinklig zu der orthogonalen Fläche liegen, in der das Schneidwerkzeug arbeitet (siehe Abbildung 3). Sie können jedoch mit Ihrer Modelliersoftware eine virtuelle Ebene innerhalb des Zylinders erzeugen, die parallel zu einer orthogonalen Fläche liegt, die Beschriftung auf dieser Ebene erstellen und diese in Richtung der Oberfläche des Zylinders „extrudieren“. Die Beschriftung kann in die Oberfläche versenkt werden oder über dieser hervorstehen, doch in jedem Fall wird sie so scharf wie möglich gefräst, um so eine bestmögliche Lesbarkeit zu erreichen.

Abbildung 3: Bei versenkten Schriftzügen auf einem zylindrischen Teil zeigen die farbigen Polygone Material an, das nicht entfernt werden kann, da diese Bereiche aus keiner der Fräsrichtungen zu erreichen sind.

Abbildung 3: Bei versenkten Schriftzügen auf einem zylindrischen Teil zeigen die farbigen Polygone Material an, das nicht entfernt werden kann, da diese Bereiche aus keiner der Fräsrichtungen zu erreichen sind.


Zusammenfassend lässt sich sagen, dass größerer Text und eine orthogonale Fläche vorzuziehen sind. In Ihrem FirstQuote werden Problembereiche angezeigt. Sollten Sie weitere Fragen haben, rufen Sie uns an unter +49 (0) 6261 6741 768.