Die Entwicklung und der Einfluss der Metallverarbeitung in der Industrie

Wenn Sie mit Metall arbeiten, können Sie es formen und verändern, um nützliche Dinge, Teile, Komponenten und große Gebäude herzustellen. Der Begriff „Metallbearbeitung“ bezeichnet die vielen verschiedenen Methoden, Fertigkeiten und Werkzeuge, mit denen Dinge jeder Größe hergestellt werden. Von riesigen Schiffen, Gebäuden und Brücken bis hin zu winzigen Motorteilen und Schmuck – mit Metallbearbeitung können Sie alles fertigstellen.

Was ist Metallbearbeitung?

Die Metallverarbeitung reicht weiter zurück als die aufgezeichnete Geschichte. Ihre Anwendung erstreckt sich über Kulturen, Zivilisationen und Jahrtausende. Anfangs verwendeten die Menschen einfache Handwerkzeuge, um weiche Metalle wie Gold herzustellen. Später entwickelte sich die Methode zum Schmelzen von Erzen und zum Warmschmieden von härteren Metallen wie Eisen.

Schließlich entwickelte man sich zu sehr anspruchsvollen modernen Methoden wie CNC-Bearbeitung und Schweißen. Viele nutzen es als Hobby, als Verdienstmöglichkeit, als Geschäft und als künstlerisches Unterfangen. Es ist Wissenschaft und Handwerk zugleich.

Obwohl es heute viele verschiedene spezialisierte Metallbearbeitungsverfahren gibt, lassen sie sich alle in drei Hauptkategorien einteilen: Umformen, Schneiden und Fügen. Maschinenwerkstätten sind moderne Metallbearbeitungsbetriebe mit vielen verschiedenen Spezial- und Universalmaschinen, die hochpräzise und nützliche Produkte herstellen können.

In Industrieländern werden einige einfache Methoden der Metallbearbeitung, wie beispielsweise das Schmieden, nicht mehr im großen Stil eingesetzt, da sie nicht kosteneffizient sind. In Entwicklungsländern werden einige dieser Methoden jedoch noch für kleine Projekte, Hobbyprojekte oder die Nachbildung historischer Ereignisse verwendet.

Geschichte der Metallverarbeitung

Die Metallproduktion hat im Laufe der Geschichte radikale Veränderungen erfahren. Von den Anfängen der einfachen Metallverarbeitung bis hin zu den heutigen hochautomatisierten Prozessen zeigt sich, wie die Technologie die Gesellschaft als Ganzes verändert hat. Das Verständnis dieser Entwicklung kann die Errungenschaften der Branche verdeutlichen. Darüber hinaus kann es neue Ideen aufzeigen, die sie vorangetrieben haben.

Frühe Metallbearbeitungsprozesse

Antike Metallverarbeitung

Die Metallverarbeitung hat eine lange Geschichte. Schon in der Antike beherrschten die Menschen einfache Fertigkeiten wie Hämmern und Gießen. Die ersten verarbeiteten Metalle waren Bronze und Kupfer, aus denen Werkzeuge, Waffen und Schmuck hergestellt wurden. In antiken Gesellschaften nutzten Handwerker Hitze und einfache Werkzeuge zur Metallverarbeitung. Diese frühen Methoden legten den Grundstein für spätere Fortschritte bei komplexeren Verfahren.

Die Eisenzeit

Zu Beginn der Eisenzeit wurden große Fortschritte in der Metallverarbeitung erzielt. Eisen war fester und leichter verfügbar als Kupfer. Daher wurde es üblicherweise zur Herstellung von Werkzeugen und Waffen verwendet. Schmiede spielten eine wichtige Rolle für die Gesellschaft, da sie alles von Schwertern bis hin zu landwirtschaftlichen Geräten herstellten. Die Fähigkeit, Eisen zu schmelzen und zu schmieden, veränderte die Gesellschaft. Dies ermöglichte den Bau größerer und stabilerer Gebäude. Darüber hinaus entstanden in dieser Zeit grundlegende Schmiedewerkzeuge. Dies ermöglichte es Schmieden, Metalle auf hohe Temperaturen zu erhitzen und so ihre Bearbeitung zu erleichtern.

Die Industrielle Revolution und ihre Auswirkungen

Industrielle Revolution

Die Industrielle Revolution veränderte die Metallherstellung seit ihrem Beginn im späten 18. Jahrhundert. In dieser Zeit verlagerte sich die Produktion von Handarbeit auf den Einsatz von Maschinen. Dies revolutionierte die Metallbearbeitung. Dampfkraft und die Erfindung von Maschinen machten das Schweißen schneller und effizienter.

Fortschritte in der Metallbearbeitung

Während der industriellen Revolution kamen neue Technologien wie Walzen, Extrudieren und Stanzen zum Einsatz. Extrusionsverfahren ermöglichten die Herstellung komplexer Querschnitte. Die Walztechnologie hingegen ermöglichte das Abflachen von Metallen zu dünnen Blechen. Darüber hinaus ermöglichte das Stanzen die Produktion von Metallteilen in großen Mengen und sparte so Zeit und Kosten.

Als Stahl Eisen als am häufigsten verwendetes Material ablöste, beschleunigte sich das Wachstum von Branchen wie Fertigung, Bauwesen und Transportwesen. Eisen und Stahl sind robust, langlebig und vielseitig einsetzbar und eignen sich daher ideal für die Herstellung von Bauelementen wie Brücken und Eisenbahnen.

Standardisierung und Massenproduktion

Mit dem Wachstum der Fabriken während der industriellen Revolution wurde es möglich, große Stückzahlen gleichzeitig nach bestimmten Regeln herzustellen. Eine Vielzahl von Metallprodukten, die früher handgefertigt und einzigartig waren, konnten nun in großen Mengen und gleichbleibender Qualität produziert werden. Diese Veränderung reduzierte nicht nur die Herstellungskosten, sondern machte Metallprodukte auch leichter verfügbar.

Andererseits kann die Bauindustrie heute schnellere, stabilere und zuverlässigere Gebäudestrukturen herstellen. Dies hat die Entwicklung von Städten und Infrastruktur beschleunigt. Die Standardisierung ermöglichte zudem die Verwendung von Teilen auf verschiedenen Maschinen, was die Art und Weise der Herstellung und Reparatur veränderte.

Innovation und Vielfalt im 20. Jahrhundert

Veränderungen nach dem Zweiten Weltkrieg

Die Metallbearbeitung machte im 20. Jahrhundert, insbesondere nach dem Zweiten Weltkrieg, große Fortschritte. Das Verbinden von Metallen durch Schmelzen wurde allgemein üblich und als Schweißen bezeichnet. Lichtbogenschweißen, MIG-Schweißen (Metall-Inertgasschweißen) und WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgasschweißen) sind einige der neueren Verfahren. Jedes Verfahren bietet seine eigenen Vorteile für unterschiedliche Anwendungen. Mit der Verfügbarkeit von Materialien wie Aluminium und Edelstahl wurde es einfacher, Dinge aus Metall herzustellen. Dies führte zu neuen Ideen in Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt und dem Automobilbau.

Der Aufstieg der Präzisionsmetallverarbeitung

Mit dem technologischen Fortschritt steigt auch die Präzision in der Metallverarbeitung. CNC-Maschinen (Computerized Numerical Control) haben die gesamte Branche verändert. Sie ermöglichen präzises und wiederholtes Schneiden, Bohren und Formen von Metall. Computergesteuerte CNC-Werkzeuge können komplexe Teile mit wenig oder gar keinem menschlichen Eingriff herstellen.

Darüber hinaus ermöglichen Laser-, Plasma- und Wasserstrahlschneidtechnologien eine noch höhere Präzision. Dadurch konnten komplexe Designs mit vielen kleinen Details erstellt werden. Diese Verbesserungen führten nicht nur zu qualitativ hochwertigeren Metallprodukten, sondern steigerten auch die Produktivität.

Moderne Metallverarbeitungsprozesse

Robotik und Automatisierung

Seit der Einführung von Automatisierung und Robotik hat sich die Metallverarbeitung grundlegend verändert. Früher mussten Prozesse wie Schweißen, Schneiden und Montieren von Metallteilen manuell durchgeführt werden. Heute übernehmen automatisierte Systeme diese Aufgaben. Schweißroboter sorgen beispielsweise für gleichbleibende Qualität und erhöhen die Produktionsgeschwindigkeit. Automatisierung reduziert menschliche Fehler und erhöht die Sicherheit. Zudem können diese Maschinen rund um die Uhr laufen, was die Produktion steigert und die Kosten senkt.

Fortschrittlichere Materialien und Prozesse

Auch die moderne Metallverarbeitung profitiert vom Einsatz neuer Materialien und Verfahren. Branchen wie die Luft- und Raumfahrt und die Medizintechnik erfordern hohe Leistung und Langlebigkeit. Daher kommen in diesen Branchen viele Materialien wie Titan, Hochtemperaturlegierungen und Verbundwerkstoffe zum Einsatz.

Andererseits eröffnet die additive Fertigung (auch bekannt als 3D-Druck) neue Möglichkeiten in der Metallverarbeitung. Mit diesem Verfahren werden Metallteile schichtweise hergestellt und erhalten so komplexe Formen, die mit anderen Verfahren nicht herstellbar sind. Darüber hinaus reduziert die additive Fertigung den Abfall und beschleunigt den Produktionsprozess.

Nachhaltigkeit und Umweltaspekte

Mit wachsendem Umweltbewusstsein achtet auch die metallverarbeitende Industrie verstärkt auf die Umwelt. Metallrecycling ist mittlerweile weit verbreitet, was den Bedarf an Rohstoffen und Abfällen reduziert. Ziel neuer Verfahren ist es, Energieverbrauch und Emissionen bei der Produktherstellung zu senken. So nutzen viele Metallverarbeitungsbetriebe heute energiesparende Öfen und umweltfreundlichere Kühlsysteme. Diese Verbesserungen schonen nicht nur die Umwelt, sondern senken auch die Betriebskosten.

Moderne Metallbearbeitungsmethoden

Wenn Sie mit Metall arbeiten möchten, benötigen Sie dieselben Fähigkeiten, egal ob Sie etwas Großes wie eine Brücke oder etwas Kleines wie einen Ring oder Ohrring herstellen.

Gravurplatten werden beispielsweise zum Drucken verwendet. Techniken wie Applikationen und Prägungen kommen beispielsweise bei Stoffen und Keramik zum Einsatz.

• Schneiden. Schneiden ist eine Sammlung von Prozessen. Dabei werden verschiedene Arten von Werkzeugen verwendet, um ein Material durch Abschneiden des Überschusses in eine bestimmte Form zu bringen.
• BildungUmformen ist der Prozess der Metallverformung, bei dem kein Metall entfernt wird. Mechanischer Druck und Hitze können das Umformen erleichtern, insbesondere bei der Umformung großer Metallstücke.
• Spleißen. Zwei oder mehr Metallteile können durch verschiedene Methoden wie Schweißen, Hartlöten und Weichlöten miteinander verbunden werden.
• Heizung. Erhitzen ist die Bearbeitung von gehärtetem Metall, um es wieder weich zu machen.
• Applikationen. Der Prozess der Designerstellung umfasst das Verbinden ausgeschnittener Metallstücke mit einer anderen Metalloberfläche durch Schweißen oder Granulieren.
• BesetzungBei diesem Verfahren wird flüssiges Metall mithilfe einer Form geformt.
• Jagend. Das Einführen eines scharfen Werkzeugs in Metall ist eine Methode zum Dekorieren einer Metalloberfläche.
• Emaillieren. Der Prozess der Verbindung eines glasartigen Materials mit Metall. Metalloxide (zum Färben) und Flussmittel werden gemischt, um Emaille herzustellen. Eine bekannte Methode zur Verwendung von Emaille ist Cloisonné.
• Schmieden. Schlagen von Metall mit einem Hammer auf eine Form oder einen Amboss, um es zu formen, zu verdünnen oder zu dehnen.
• Pelletieren. Hierbei handelt es sich um eine Methode zur Behandlung der Oberfläche eines Gegenstands durch das Verschmelzen kleiner Metallperlen oder -drähte mit einer Metallbasis oder miteinander.
• Plastizität. Es beschreibt das Ausmaß, in dem sich ein Metall dehnen oder schmieden lässt, um seine Form zu ändern, ohne zu reißen oder zu brechen.
• Stanzen. Mit einer Säge ein Muster oder eine Linie in ein Metallblech schneiden.
• Repoussier. Mit Hammer und Schlag Metall aus der Rückseite von etwas herausdrücken, sodass auf der Vorderseite ein flaches Reliefmuster entsteht.
• Vernetzung. Dabei handelt es sich um den Prozess des Schmelzens oder Verbindens von Metall, um ihm eine strukturierte Qualität zu verleihen.

Schneiden, Formen und Gießen sind wichtige Bestandteile der modernen Metallbearbeitungstechnologie, die wir in unserem Artikel zum Thema Präzisionsmetallstanzen/CNC und Metallguss.

Metallveredelung

Metallveredelung sind in der Regel der letzte Schritt im Metallbearbeitungsprozess. Diese Dienstleistungen (wie Überzug, Eloxieren und Pulverbeschichten) dienen nicht nur der Ästhetik. Sie schützen auch vor Korrosion, verbessern den elektrischen Kontakt, verlängern die Lebensdauer und härten Oberflächen.

Oberflächenvorbereitung von Metallteilen in Metallverarbeitungsanlagen kann sie über einen längeren Zeitraum nutzbar machen. Dieser Schritt im Lebenszyklus eines Metallprodukts ist genauso wichtig wie das erste Gießen, Schneiden oder Formen.

Die Zukunft der Metallbearbeitung

Die Metallverarbeitung hat sich im Laufe der Jahre stark verändert. Ursprünglich wurden Metallteile durch Hämmern geformt, doch die Technologie hat sich stark weiterentwickelt.

Heutige Metallverarbeitungsbetriebe und Fertigungsunternehmen setzen weniger auf Handarbeit als vielmehr auf Wissenschaft und Technologie. Neue Ideen und Verbesserungen haben die Metallverarbeitung schon immer beeinflusst. Viele neuere Ideen und Verbesserungen haben den Prozess jedoch auf ein völlig neues Niveau gehoben. Damit sind sie weit über das hinaus, was sie vor zehn Jahren waren.

Viele metallverarbeitende Betriebe streben heute nach besseren Werkzeugen und effizienteren Bearbeitungstechniken. Gleichzeitig verbessern sie die Sicherheit am Arbeitsplatz. Dies kann auf verschiedene Weise erreicht werden.

Sensoren und automatisierte Maschinen werden immer besser, sodass einige von ihnen in Echtzeit kommunizieren können. So können Benutzer erkennen, wann bestimmte Teile abgenutzt oder beschädigt sind. Dies ist hilfreich, da dadurch Maschinenschäden und daraus resultierende Unfälle reduziert werden können.

In diesem Zusammenhang Vergleich zwischen CNC-Bearbeitung und manueller Bearbeitung Die CNC-Bearbeitung spielt aufgrund ihrer hohen Präzision und Automatisierung eine wichtige Rolle in der modernen Fertigung. Die manuelle Bearbeitung hingegen ist in bestimmten Anwendungen nach wie vor unverzichtbar. Wenn Sie die Vor- und Nachteile dieser beiden Bearbeitungsarten kennen, können Sie die passende Bearbeitungsmethode besser wählen.