Metall-CNC-Werkzeugmaschinen bieten hochpräzise und hocheffiziente Lösungen für die Bearbeitung verschiedener Metallteile. Es ist eine entscheidende Ausrüstung in der modernen Fertigungsindustrie. Allerdings gibt es auf dem Markt eine große Vielfalt an CNC-Werkzeugmaschinen mit erheblicher Bedeutung CNC-Maschinenpreis Unterschiede. Für Unternehmen mit unterschiedlichen Budgets ist die Auswahl der besten Werkzeugmaschine, die ihren Anforderungen entspricht, zu einer zentralen Frage geworden.
In diesem Artikel stellen wir Ihnen einige der besten CNC-Werkzeugmaschinen für Metall vor, die für verschiedene Budgets geeignet sind und Ihnen dabei helfen, in der Fertigungsindustrie erfolgreicher zu sein.
Was ist eine Metall-CNC-Maschine?
Metall-CNC-Werkzeugmaschinen sind speziell für die Herstellung präziser und komplexer Bauteile konzipiert. Sie sind in der Lage, eine Reihe von Operationen durchzuführen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Mahlen, Drehung, Bohren und Schneiden, die für die Materialbearbeitung von entscheidender Bedeutung sind.
Wenn wir von Computer Numerische Steuerung (CNC)-Werkzeugmaschinen sind im Wesentlichen hochautomatisierte und präzise Bearbeitungsmaschinen. Diese Werkzeugmaschinen sind auf vorprogrammierte Software angewiesen, die ihre Operationen steuert, und können verschiedene anspruchsvolle Bearbeitungsaufgaben ausführen, von dreiachsigen bis hin zu sechsachsigen Konfigurationen.
Im Vergleich zu herkömmlichen manuellen oder halbautomatischen Werkzeugmaschinen aus Metall CNC-Maschine Werkzeuge bieten einen höheren Grad an Automatisierung und Präzision. Aufgrund dieses hohen Maßes an Genauigkeit und Automatisierung weisen Metall-CNC-Werkzeugmaschinen eine außergewöhnliche Effizienz und Genauigkeit bei der Herstellung von Komponenten und Fertigprodukten auf.
Was sind die Grundkomponenten einer Metall-CNC-Maschine?
Hier sind die Hauptkomponenten einer CNC-Metallmaschine:
1.Bett
Das Bett ist die Grundstruktur der Werkzeugmaschine, die typischerweise aus Gusseisen oder geschweißtem Stahl besteht und der gesamten Maschine Stabilität und Steifigkeit verleiht. Es nimmt weitere Komponenten wie Arbeitstisch, Spindel und Führungsbahnen auf.
2. Spindel
Die Spindel ist die Kernkomponente, die für die Rotationsbewegung zur Bereitstellung der Schneidkraft verantwortlich ist. Die Spindel besteht meist aus hochfestem legiertem Stahl oder anderen Speziallegierungen und wird von einem Elektromotor angetrieben. Geschwindigkeit und Richtung der Spindel können durch das CNC-System präzise gesteuert werden.
3.Führungssystem
Das Führungsbahnsystem umfasst die Führungen und Führungssitze der Maschine, die die Bewegung des Schneidwerkzeugs oder Werkstücks unterstützen und führen. Zu den gängigen Führungstypen gehören Rollführungen, Linearführungen und Gleitführungen, die je nach Anwendung und Leistungsanforderungen der Maschine ausgewählt werden.
4.Werkzeugwechsler
Der Werkzeugwechsler ist ein automatisiertes System zur Lagerung und zum Austausch von Schneidwerkzeugen. Es kann mehrere Werkzeuge aufnehmen und gemäß den Anweisungen des CNC-Systems während des Bearbeitungsprozesses automatisch verschiedene Werkzeugtypen auswählen und austauschen, wodurch die Produktionseffizienz gesteigert wird.
5.CNC-System
Das CNC-System dient als intelligentes Gehirn der CNC-Metallwerkzeugmaschine und steuert die Bewegungen, Geschwindigkeiten, Werkzeugwechsel und andere Vorgänge der Maschine. Es besteht normalerweise aus einem Controller, einer Programmiereinheit und Eingabegeräten wie Tastatur und Maus. Es interpretiert Befehle von CNC-Maschinenbediener oder CAD-Software (Computer-Aided Design) und übersetzt sie in ausführbare Maschinenaktionen.
6.Arbeitstisch
Der Arbeitstisch ist eine Plattform, die das Werkstück trägt und sichert und sich entlang verschiedener Achsen bewegen kann, damit Schneidwerkzeuge verschiedene Bearbeitungen auf der Werkstückoberfläche ausführen können. Um die Stabilität des Werkstücks während der Bearbeitung zu gewährleisten, sind häufig Spannvorrichtungen am Arbeitstisch angebracht.
7.Kühlmittelsystem
Bei der Metallbearbeitung entstehen hohe Temperaturen, und das Kühlmittelsystem wird zur Kühlung von Schneidwerkzeugen und Werkstücken eingesetzt, um eine Überhitzung zu verhindern und die Werkzeuglebensdauer zu verlängern. Kühlmittelsysteme verwenden typischerweise Schneidflüssigkeit oder Kühlmittel zur Kühlung und Schmierung.
8. Vorrichtungen und Spannsysteme
Vorrichtungen und Spannsysteme dienen zum Halten und Sichern von Werkstücken und stellen sicher, dass diese während der Bearbeitung stationär und verformungsfrei bleiben. Unterschiedliche Bearbeitungsaufgaben können unterschiedliche Arten von Vorrichtungen und Spannsystemen erfordern.
Diese Komponenten arbeiten zusammen und ermöglichen es CNC-Metallbearbeitungsmaschinen, verschiedene Metallbearbeitungsaufgaben effizient und präzise auszuführen.
Metall-CNC-Maschinentypen
Der Bereich der Metall-CNC-Maschinen ist umfangreich und vielfältig, wobei jeder Typ spezifische Vorteile und Einschränkungen bietet. Die am häufigsten anzutreffenden Kategorien dieser Präzisionswerkzeuge sind folgende:
- CNC-Fräsmaschinen
- CNC-Drehmaschinen
- CNC-Drehmaschinen
- CNC-Fräser und Graveure
- CNC-Schleifmaschinen
- CNC-betriebene Plasmaschneider
- CNC-Wasserstrahlschneider
- CNC-integrierte Honmaschinen
- CNC-gesteuerte Maschinen zur elektrostatischen Entladung
Wenn es um numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen geht, weisen Fräsmaschinen ein Höchstmaß an Anwendungsflexibilität auf. Ihre Vielseitigkeit deckt ein breites Spektrum an Operationen ab, vom einfachen Bohren und Aufbohren bis hin zum komplizierten Verzahnen und sogar dem Bau komplexer Strukturen. Die Präzision und Vielseitigkeit von Fräsmaschinen machen sie zu einem Eckpfeiler in vielen Fertigungsprozessen.
Verwandt: Bohren vs. Ausbohren vs. Reiben: Der Prozess und die Anwendungsunterschiede
CNC-Drehmaschinen hingegen eignen sich hervorragend für die Herstellung zylindrischer Bauteile, indem sie das Werkstück um eine Achse drehen. Über die zylindrische Formgebung hinaus führen diese Maschinen auch zusätzliche Vorgänge wie Bohren, Gewindeschneiden usw. durch Reiben mit unübertroffener Präzision. CNC-Drehmaschinen sind in Branchen unverzichtbar, in denen zylindrische Teile mit engen Toleranzen benötigt werden.
Diese als Oberfräsen bekannten Maschinen verwenden einen rotierenden Fräser, um unerwünschtes Material vom Werkstück zu entfernen. Fräser sind geschickt darin, komplizierte Muster und Designs in verschiedene Materialien zu gravieren, darunter Holz, Kunststoff und Metall. Die Präzision und Feinheit von CNC-Fräsern ermöglicht es ihnen, komplizierte Arbeiten mit makellosen Details zu erstellen.
Darüber hinaus umfasst diese vielfältige Maschinengruppe zahlreiche Unterkategorien, darunter Wasserstrahlschneider, Plasmaschneider und Funkenerosionsmaschinen (EDM). Wasserstrahlschneider nutzen einen Hochdruckwasserstrahl, um dicke Materialien mit minimaler Wärmeverformung zu durchtrennen. Plasmaschneider nutzen die Kraft eines ionisierten Gases, um leitfähige Metalle präzise zu durchtrennen. Erodiermaschinen hingegen nutzen elektrische Entladungen, um Metall von einem Werkstück zu entfernen, was sie ideal für die Bearbeitung harter und leitfähiger Materialien macht.
Die Anwendungen dieser Unterkategorien sind vielfältig und reichen vom Schneiden dicker Materialien bis zum Formen komplexer Designs. Ihre Präzision und Fähigkeiten haben die Fertigungsindustrie revolutioniert und eine schnellere und effizientere Produktion von Komponenten und Teilen ermöglicht.
Wie funktioniert eine Metall-CNC-Maschine?
Eine Metall-CNC-Maschine (Computer Numerical Control) nutzt computergestützte Steuerungen, um Bearbeitungsvorgänge an Metallwerkstücken präzise zu automatisieren und auszuführen. Hier ist eine Schritt-für-Schritt-Übersicht über die Funktionsweise einer typischen Metall-CNC-Maschine:
Design und Programmierung:
Der Prozess beginnt mit der Erstellung eines digitalen Entwurfs mithilfe einer CAD-Software (Computer-Aided Design). Dieser Entwurf wird dann mithilfe von Computer-Aided Manufacturing (CAM)-Software in eine Reihe von Anweisungen umgewandelt, die als G-Code bezeichnet werden. Der G-Code enthält Informationen zu Werkzeugwegen, Geschwindigkeiten, Vorschüben und anderen Parametern.
Ladematerial:
Ein Metallwerkstück wird sicher auf den Arbeitstisch der CNC-Maschine geladen. Das Werkstück kann je nach den spezifischen Anforderungen des Projekts ein roher Metallblock oder ein teilweise bearbeitetes Stück sein.
Werkzeugauswahl und Einrichtung:
Die geeigneten Schneidwerkzeuge wie Schaftfräser, Bohrer oder Drehmaschinen werden auf der Grundlage der im G-Code beschriebenen Bearbeitungsvorgänge ausgewählt. Anschließend werden die Werkzeuge im Werkzeugrevolver oder in der Spindel der CNC-Maschine installiert und befestigt.
Verwandt: Typen, Verwendungszwecke und Anwendungen von CNC-Drehmaschinen-Schneidwerkzeugen
Maschinenaufbau:
Die Einrichtung der CNC-Maschine erfolgt durch Eingabe des G-Code-Programms in die Steuerung der Maschine. Dazu gehört die Festlegung des Werkstücknullpunkts, der Werkzeugversätze und anderer Parameter, die für eine präzise Bearbeitung erforderlich sind.
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Ausführung von G-Code:
Der CNC-Maschinenbediener leitet den Bearbeitungsprozess ein und die Steuereinheit interpretiert die G-Code-Anweisungen, um die Schneidwerkzeuge der Maschine entlang vorgegebener Pfade zu bewegen. Die Schneidwerkzeuge tragen entsprechend der vorgegebenen Ausführung Material vom Werkstück ab.
Automatisierte Präzisionsbearbeitung:
Die CNC-Maschine steuert präzise die Bewegungen der Schneidwerkzeuge in mehreren Achsen (X, Y, Z und manchmal zusätzliche Achsen für fortgeschrittene Maschinen wie z 5-Achsen-CNC). Diese Automatisierung gewährleistet eine hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit im Bearbeitungsprozess.
Überwachung und Qualitätskontrolle:
Während des gesamten Bearbeitungsvorgangs überwachen Bediener den Prozess und prüfen, ob Anomalien oder Abweichungen vorliegen. Einige CNC-Maschinen verfügen über automatisierte Messsysteme, um die Genauigkeit der bearbeiteten Merkmale zu überprüfen.
Werkzeugwechsel (falls erforderlich):
Wenn das G-Code-Programm unterschiedliche Werkzeuge für verschiedene Bearbeitungsvorgänge erfordert, kann die CNC-Maschine die Werkzeuge nach Bedarf automatisch wechseln und so Ausfallzeiten reduzieren.
Fertigstellung und Entladung:
Sobald der Bearbeitungsprozess abgeschlossen ist, wird das fertige Metallwerkstück vorsichtig aus der CNC-Maschine entnommen. Bei Bedarf kann es weiteren Nachbearbeitungsschritten wie Entgraten oder Oberflächenveredelung unterzogen werden.
Wiederholbare und skalierbare Produktion:
CNC-Maschinen eignen sich gut für die wiederholbare und skalierbare Produktion. Mit demselben G-Code-Programm können identische Teile hergestellt werden, was sie sowohl für die Prototypenherstellung als auch für die Massenproduktion effizient macht.
Wie wählt man eine geeignete Metall-CNC-Maschine für sich aus?
Bei der Auswahl einer geeigneten Metall-CNC-Werkzeugmaschine müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Hier sind einige wichtige Schritte und Überlegungen, die Ihnen bei der Entscheidungsfindung helfen sollen:
1. Verarbeitungsanforderungen klären
Gewinnen Sie ein tieferes Verständnis für die Arten von Metallen, die verarbeitet werden müssen, da verschiedene Metallarten unterschiedliche Anforderungen an Schnittparameter und Werkzeuge haben. Beispielsweise sind bei der Bearbeitung von Aluminium und Titan unterschiedliche Schnittgeschwindigkeiten und -tiefen erforderlich.
Lesen Sie diesen Artikel, um die Unterschiede zwischen Titan und Aluminium im Detail zu verstehen: Titan vs. Aluminium: Welches ist das Beste für Ihr Projekt?
Führen Sie eine detaillierte Analyse der Anforderungen an die geometrische Form, Maßhaltigkeit und Oberflächenrauheit der Teile durch, um sicherzustellen, dass die ausgewählte Werkzeugmaschine diese Anforderungen erfüllen kann.
Bewerten Sie die Massenproduktionsanforderungen von Teilen, da diese Auswirkungen auf die Produktionskapazität von Werkzeugmaschinen und der erforderlichen Zusatzausrüstung (z. B. Materialtransportsysteme) haben.
2. Spezifikationen und Konfiguration der Werkzeugmaschine
Wählen Sie entsprechend den Bearbeitungsanforderungen die passende Bettgröße und Werkbankgröße und stellen Sie sicher, dass sie das Werkstück aufnehmen und ausreichend Schnittraum bieten.
Berücksichtigen Sie Spindelleistung und -geschwindigkeit, um sicherzustellen, dass Sie unterschiedliche Schnittlasten und Materialtypen bewältigen können. Wählen Sie in der Zwischenzeit ein geeignetes Werkzeugspannsystem aus, um die Stabilität und Zuverlässigkeit des Werkzeugs zu gewährleisten.
Wählen Sie ein kompatibles CNC-System, um sicherzustellen, dass die Steuerung der Werkzeugmaschine den Bearbeitungsanforderungen gerecht wird und über ausreichende Programmier- und Funktionsoptionen verfügt.
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3.Bedienoberfläche und Software
Die Wahl einer Metall-CNC-Werkzeugmaschine mit einer intuitiven und benutzerfreundlichen Bedienoberfläche kann die Produktivität des Bedieners verbessern und Bedienfehler reduzieren. Überlegen Sie, ob CAM/CAD-Softwarepakete zum Programmieren und Simulieren von Bearbeitungsprozessen erforderlich sind, und verstehen Sie deren Kompatibilität mit Werkzeugmaschinen. Stellen Sie außerdem sicher, dass die Bedienoberfläche einfach zu integrieren und zu verwenden ist, um die Gesamteffizienz der Produktion zu verbessern.
4.Werkzeuge und Verbrauchsmaterialien
Metallzerspanungsexperten glauben, dass die Effizienz einer CNC-Werkzeugmaschine für 250000 US-Dollar weitgehend von der Leistung eines Schaftfräsers für 30 US-Dollar abhängt. Es zeigt sich, dass die Ausstattung von CNC-Werkzeugmaschinen mit leistungsstarken Schneidwerkzeugen erfolgt. Sie ist eine der Schlüsselmaßnahmen zur Kostensenkung und zur Erzielung größtmöglicher umfassender wirtschaftlicher Vorteile.
Im Allgemeinen sollten ausreichend Schneidwerkzeuge ausgestattet sein, damit CNC-Werkzeugmaschinen ihre Funktionen voll nutzen können, sodass die ausgewählte CNC-Werkzeugmaschine mehrere Produktvarianten verarbeiten kann und unnötige Leerlaufzeiten und Verschwendung vermieden werden.
5.Unterstützende Ausrüstung und Zubehör
Wählen Sie die erforderlichen Vorrichtungen, Vorrichtungen und Messgeräte entsprechend den Verarbeitungsanforderungen aus, um eine genaue Fixierung der Teile und eine genaue Messung nach der Verarbeitung sicherzustellen. Diese Geräte sollten mit Werkzeugmaschinen kompatibel sein und die Gesamteffizienz der Bearbeitung verbessern. Überlegen Sie außerdem, ob zusätzliches Zubehör wie Schutzabdeckungen, Späneförderer usw. erforderlich ist, um die Sicherheit zu gewährleisten und den Umweltanforderungen gerecht zu werden
Um die Funktion von CNC-Werkzeugmaschinen voll auszunutzen und ihre Bearbeitungsmöglichkeiten zu verbessern, ist es notwendig, mit den notwendigen Zubehörteilen und Werkzeugen auszustatten. Kaufen Sie keine Werkzeugmaschine, die Hunderttausende oder Millionen Yuan kostet und aufgrund des Fehlens eines Zubehörs oder Werkzeugs, das mehrere zehn Yuan kostet, nicht richtig funktionieren kann. Kaufen Sie beim Kauf der Hauptmaschine einige gefährdete Teile und anderes Zubehör zusammen.
Empfohlene beste Metall-CNC-Maschine
Die optimale Wahl der Metall-CNC-Werkzeugmaschine hängt von den spezifischen Bearbeitungsanforderungen, dem Budget und anderen spezifischen Anforderungen ab. Hier sind einige Vorschläge, aber bitte beachten Sie, dass die beste Wahl je nach spezifischer Situation variieren kann:
| Marke | Maschinentypen | Preisspanne | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|---|---|
| Yamazaki Mazak | Drehmaschinen, Drehzentren, Fräsmaschinen, Bearbeitungszentren (horizontal und vertikal), Laserschneider, flexible Fertigungssysteme (FMS), CAD/CAM-Programme, Steuerungssysteme | $ 50,000 - $ 1,000,000 + | – Führend in der CNC-Maschinenindustrie – Vielfältiges Angebot an Maschinen und Geräten – Hohe Präzision und Automatisierung | – Eventuell höhere Preise je nach Konfiguration |
| DMG MORI | Vertikale Bearbeitungszentren, horizontale Bearbeitungszentren, Drei-Achsen-Bearbeitungszentren, Vier-Achsen-Bearbeitungszentren, Fünf-Achsen-Bearbeitungszentren, Dreh- und Fräs-Verbundbearbeitungszentren, Ultraschall-/Laser-Bearbeitungszentren | $ 100,000 - $ 2,000,000 + | – Kombiniert die Geschichte von DEMAGESEN und MORISEIKI und ist führend in der Technologie – Große Produktpalette, die den Anforderungen der High-End-Fertigung gerecht wird – Hohe Präzision und Automatisierung | – Eventuell höhere Preise je nach Konfiguration |
| Trumpf | Industrielle Lasermaschinen und -systeme | $ 100,000 - $ 2,000,000 + | – Pionier der deutschen Industrie 4.0, Technologieführer – Weit verbreitet in industriellen Bereichen des Laserschneidens und -bearbeitens – Starke Marktposition und Reputation | – Konzentriert sich hauptsächlich auf industrielle Lasermaschinen und -systeme |
| MAG | Werkzeugmaschinen und Automatisierungssysteme | $ 100,000 - $ 2,000,000 + | – Konglomerat erstklassiger Hersteller von Werkzeugmaschinen und Steuerungssystemen, die maßgeschneiderte Bearbeitungslösungen anbieten – Erfüllung vielfältiger Bedürfnisse auf dem Markt für langlebige Güter | – Eventuell höhere Preise je nach Konfiguration |
| Hardinge | Metallschneidende Werkzeugmaschinen und Hochpräzisionswerkzeuge | $ 50,000 - $ 1,000,000 + | – Über ein Jahrhundert Erfahrung in der Herstellung hochzuverlässiger Metallschneidemaschinen – Hochpräzise Bearbeitungsgeräte, ein Synonym für die Marke Hardinge | – Eventuell höhere Preise je nach Konfiguration |
| Haas | CNC-Werkzeugmaschinen | $ 20,000 - $ 500,000 + | – 1983 gegründet, mit einem guten Markenruf – Große Produktionskapazität, Produktion von über 12,500 Einheiten pro Jahr – Relativ niedrigere Preise, geeignet für kleine und mittlere Unternehmen und Startups | – Möglicherweise nicht für hochwertige, spezielle Bearbeitungsanforderungen geeignet, relativ geringe Markenbekanntheit |
| Lesen | CNC-Drehmaschinen, Drehzentren, vertikal, horizontal, Portal (Pentahedron), CNC-Schleifmaschinen | $ 50,000 - $ 1,000,000 + | – Fast ein Jahrhundert Erfahrung im Werkzeugmaschinenbau – Japans größter Werkzeugmaschinenhersteller – Hohe Steifigkeit, hohe Schneidleistung, hohe Präzision und lange Lebensdauer der Produkte | – Möglicherweise höhere Preise je nach Konfiguration, hauptsächlich für den industriellen Fertigungsbereich |
Hersteller von Metall-CNC-Maschinen:
- Yamazaki Mazak Corporation (Japan)：Führender Hersteller von CNC-Geräten seit 1919, der eine breite Palette von Maschinen anbietet, darunter Drehmaschinen, Fräsmaschinen und Laserschneider.
- Trumpf (Deutschland)：Pionier im Bereich industrieller Lasermaschinen und -systeme seit 1923 und Beitrag zur deutschen Industrie 4.0.
- MAG (USA)：Das in Michigan ansässige Konglomerat bietet maßgeschneiderte Bearbeitungslösungen für den Gebrauchsgütermarkt.
- Hardinge (USA)：Gegründet im Jahr 1890, bekannt für hochzuverlässige Metallschneidemaschinen und Präzisionswerkzeuge.
- Haas-Automatisierung (USA)：Gegründet 1983 von Gene Haas, bekannt für seinen Produktionsstandort in Kalifornien, der jährlich eine große Anzahl von CNC-Werkzeugmaschinen herstellt.
- Okuma (Japan)：Japans größter CNC-Werkzeugmaschinenhersteller seit 1898, der eine breite Palette an CNC-Drehmaschinen, Bearbeitungszentren und Schleifmaschinen anbietet, die für ihre Präzision und Effizienz bekannt sind.
- DMG Mori (Deutschland + Japan)：Joint Venture zwischen Demag (Deutschland) und Mori Seiki (Japan), bekannt für Präzisionsbearbeitungszentren und Dreh-/Fräs-Kombinationszentren.
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FAQ
CNC-Maschinen werden mit G-Code programmiert, einer Sprache, die Werkzeugwege und Vorgänge definiert. Programmierer verwenden CAM-Software (Computer-Aided Manufacturing), um G-Code basierend auf den Designspezifikationen zu generieren.
Die Wartungshäufigkeit hängt von der Nutzung und der jeweiligen Maschine ab. Regelmäßige Kontrollen des Werkzeugverschleißes, der Schmierung und der Kalibrierung sind üblich. Hersteller geben in der Regel Wartungspläne im Benutzerhandbuch an.
Metall-CNC-Werkzeugmaschinen haben ein breites Anwendungsspektrum und können für eine Vielzahl von Metallbearbeitungsaufgaben eingesetzt werden und bieten hochpräzise und automatisierte Bearbeitungsmöglichkeiten. Durch das entsprechende Programm und die entsprechende Steuerung können Metall-CNC-Werkzeugmaschinen Fräsen, Drehen, Bohren, Schneiden und andere Bearbeitungsvorgänge durchführen.
Stichwort: CNC-Bearbeitungshandbuch
Dieser Artikel wurde von Ingenieuren des BOYI TECHNOLOGY-Teams verfasst. Fuquan Chen ist ein professioneller Ingenieur und technischer Experte mit 20 Jahren Erfahrung im Rapid Prototyping sowie in der Herstellung von Metallteilen und Kunststoffteilen.
