Leitfaden zur Materialauswahl für die CNC-Bearbeitung: So wählen Sie aus

Mit der CNC-Bearbeitung können Teile aus fast jedem Metall oder Kunststoff hergestellt werden. Daher ist die Auswahl an Materialien, aus denen Teile durch CNC-Fräsen und -Drehen hergestellt werden können, riesig und die CNC-Bearbeitung bietet eine große Materialvielfalt. Unabhängig davon, ob Sie an Metall, Kunststoff, Holz oder Schaumstoff denken, ist es wichtig, die Vorteile und besten Verwendungsmöglichkeiten für jedes verfügbare Material zu verstehen. Ein falscher Schritt und Boom – Zeit- und Geldverschwendung. Aber keine Sorge, wir sind für Sie da. Dieser Leitfaden führt Sie durch alles, was Sie wissen müssen, um jedes Mal das perfekte Material auszuwählen.

Faktoren, die bei der Auswahl von CNC-Bearbeitungsmaterialien zu berücksichtigen sind

Die Wahl des richtigen Materials für Ihr CNC-Bearbeitungsprojekt ist entscheidend für dessen Erfolg. Es handelt sich um eine sorgfältige Bewertung, bei der mehrere Faktoren abgewogen werden müssen, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Jedes Material besitzt einzigartige Eigenschaften, die es für bestimmte Anwendungen geeignet machen. Um optimale Ergebnisse zu gewährleisten, berücksichtigen Sie die folgenden Schlüsselfaktoren:

Produktnutzung

Wenn Sie die Produktanforderungen von Kunden einholen, fragen Sie sie, wo das Produkt verwendet werden soll. Erkundigen Sie sich nach der Umgebung, in der das Teil betrieben oder funktioniert. Jedes Material hat unterschiedliche Eigenschaften und wird für bestimmte Anwendungen verwendet. Daher werden je nach Teileanwendung Materialien mit den am besten geeigneten physikalischen und chemischen Eigenschaften ausgewählt.

Maßtoleranzen

Wählen Sie ein Material, das eine hervorragende Formbarkeit und einfache Verarbeitung bietet. Da ein Material eine bessere Bearbeitbarkeit bietet, ist es einfacher, die Anforderungen an enge Toleranzen einzuhalten.

Die Toleranzanforderungen hängen von der jeweiligen Branche ab, da jede Branche unterschiedliche Toleranzen erfordert. Beispielsweise erfordern die Luft- und Raumfahrtindustrie sowie die Medizinbranche die Fertigung von Teilen mit höchster Präzision. Daher erfordern sie größere Maßtoleranzen.Die Auswahl von Materialien mit präzisen Maßtoleranzen ist für hohe Präzision, Kosteneffizienz und eine einwandfreie und pünktliche Projektabwicklung von größter Bedeutung.

Stressbelastung

Unter Spannungsbelastung versteht man, wie robust das Teil sein soll. Sie wird entsprechend der Produktanwendung geschätzt. Nachdem Sie die Belastungsbelastung beurteilt haben, wählen Sie ein Material aus, dessen Tragfähigkeit am besten zu Ihnen passt. Die Belastung muss sorgfältig berechnet werden. In einigen Branchen kann dies von entscheidender Bedeutung sein.

Materialkosten

Die Kosten sind der Hauptfaktor, der den gesamten Materialauswahlprozess für die CNC-Bearbeitung beeinflusst. Betrachten Sie das Material, dessen Eigenschaften den Anforderungen am besten entsprechen. Andererseits sollte es jedoch kostengünstiger bzw. günstiger sein.

Materialverfügbarkeit

Die Verfügbarkeit des Materials ist ein großes Problem, wenn man mitten in einem Massenproduktionsprojekt davon erfährt, insbesondere wenn das Material erschöpft und nicht mehr auf Lager ist. Die Beschaffungsabteilung sollte die Verfügbarkeit sicherstellen, bevor alle Projektdetails festgelegt werden.

Beliebte CNC-Bearbeitungsmaterialien und ihre Eigenschaften

Nachdem Sie nun wissen, was zu beachten ist, wollen wir uns mit einigen beliebten CNC-Bearbeitungsmaterialien und ihren einzigartigen Eigenschaften befassen. Betrachten Sie dies als Ihren Spickzettel, um die perfekte Lösung für Ihr Projekt zu finden:

Metalle:

1.Aluminium

 Aluminium ist leicht, korrosionsbeständig und einfach zu bearbeiten und eine vielseitige Wahl für verschiedene Anwendungen. Es wird häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und bei Konsumgütern eingesetzt. Denken Sie an leichte Fahrradrahmen oder elegante Elektronikgehäuse.

Es gibt verschiedene Materialqualitäten von Aluminium, aber nicht alle sind ideal für den Einsatz bei der CNC-Bearbeitung von Teilen und Produkten. Ungeachtet dessen lassen sich Aluminiumqualitäten wie 6061- und 7075-Aluminium gut bearbeiten und werden häufig in Produktionsteilen verwendet, bei denen das Gewicht eine Rolle spielt, beispielsweise bei Teilen von Automobilmotoren und Rahmen in der Luft- und Raumfahrt. Diese Aluminiumkategorien finden auch Anwendung in der Unterhaltungselektronik, im Bauwesen und in der Medizinindustrie. Lassen Sie uns die verschiedenen Arten von Aluminiumlegierungen aufschlüsseln:

● Aluminium 6061 ist die am häufigsten verwendete Aluminiumlegierung mit einem guten Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und ausgezeichneter Bearbeitbarkeit.

● Aluminium 6082 hat eine ähnliche Zusammensetzung und ähnliche Materialeigenschaften wie 6061. Es wird in Europa häufiger verwendet (da es den britischen Standards entspricht).

● Aluminium 7075 ist die Legierung, die am häufigsten in Luft- und Raumfahrtanwendungen verwendet wird, bei denen es auf Gewichtsreduzierung ankommt. Es weist ausgezeichnete Ermüdungseigenschaften auf und kann durch Wärmebehandlung eine hohe Festigkeit und Härte erreichen, wodurch es mit Stählen vergleichbar ist.

● Aluminium 5083 hat eine höhere Festigkeit als die meisten anderen Aluminiumlegierungen und eine außergewöhnliche Beständigkeit gegenüber Meerwasser. Dies macht es optimal für Bau- und Schiffsanwendungen. Es ist auch eine ausgezeichnete Wahl zum Schweißen.

2. Edelstahl

Aufgrund seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit eignet sich Edelstahl perfekt für raue Umgebungen und Anwendungen, die Hygiene erfordern. Es ist eine beliebte Wahl für medizinische Geräte, Lebensmittelverarbeitungsgeräte und Schiffskomponenten. Stellen Sie sich chirurgische Instrumente oder langlebiges Küchengeschirr vor.

● Edelstahl 304 ist die gebräuchlichste Edelstahllegierung. Es verfügt über hervorragende mechanische Eigenschaften und eine gute Bearbeitbarkeit. Es ist  beständig gegen die meisten Umweltbedingungen und korrosiven Medien.

● Edelstahl 316 ist eine weitere gängige Edelstahllegierung mit ähnlichen mechanischen Eigenschaften wie 304. Sie weist jedoch eine höhere Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit auf, insbesondere gegenüber Salzlösungen (z. B. Meerwasser), sodass sie oft besser für rauere Umgebungen geeignet ist.

● Edelstahl 2205 Duplex hat die höchste Festigkeit (doppelt so hoch wie herkömmliche Edelstahllegierungen) und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit. Es wird in extremen Umgebungen eingesetzt, mit vielen Anwendungen in Öl & Gas.

● Edelstahl 303 weist im Vergleich zu 304 eine hervorragende Zähigkeit, aber eine geringere Korrosionsbeständigkeit auf. Aufgrund seiner hervorragenden Bearbeitbarkeit wird es häufig in Großserienanwendungen eingesetzt, beispielsweise bei der Herstellung von Muttern und Schrauben für die Luft- und Raumfahrt.

● Edelstahl 17-4 (SAE-Klasse 630) hat mechanische Eigenschaften, die mit denen von 304 vergleichbar sind. Er kann bis zu einem sehr hohen Grad ausscheidungsgehärtet werden (vergleichbar mit Werkzeugstählen) und verfügt über eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit, wodurch er für sehr leistungsstarke Anwendungen geeignet ist, beispielsweise für die Herstellung von Rotorblättern für Windkraftanlagen Turbinen.

3. Messing

Messing ist eine Legierung aus Kupfer und Zink, die für ihre Korrosionsbeständigkeit, hervorragende elektrische Leitfähigkeit und Bearbeitbarkeit bekannt ist. Es kommt häufig in Konsumgütern, Verbindungselementen mit geringer Festigkeit, Sanitär- und Elektrogeräten vor. Messing bietet ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit, Bearbeitbarkeit und Ästhetik und wird häufig für dekorative Komponenten, Beschläge und Musikinstrumente verwendet. Denken Sie an komplizierte Türgriffe oder glänzende Trompetenventile.

Messing C36000 ist ein Material mit hoher Zugfestigkeit und natürlicher Korrosionsbeständigkeit. Da es sich um eines der am leichtesten bearbeitbaren Materialien handelt, wird es häufig für großvolumige Anwendungen verwendet.

Materialeigenschaften:

Typische Dichte: 8,4–8,7 g/cm3

Nicht magnetisch

4. Titan

Titan ist leicht und dennoch unglaublich stark und wird häufig in der Luft- und Raumfahrt, bei medizinischen Implantaten und bei Hochleistungsanwendungen verwendet. Denken Sie an Flugzeugkomponenten oder langlebige Hüftprothesen. 

Titan hat ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Mit anderen Worten: Es ist nicht nur extrem stabil, sondern auch leicht. Sie verfügen nicht nur über eine hohe Wärmeleitfähigkeit, sondern sind auch korrosionsbeständig. Da Titan außerdem biokompatibel ist, findet es in der biomedizinischen Industrie Verwendung.

Darüber hinaus findet Titan Anwendung bei der Herstellung leistungsstarker maschinell bearbeiteter Teile für verschiedene Branchen, darunter Militär, Luft- und Raumfahrt und Medizin. Titan findet auch als Material für CNC-Werkzeugmaschinen Verwendung.

Kunststoffe:

1. ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)

ABS ist ein vielseitiger Kunststoff mit guter Schlagfestigkeit und Dimensionsstabilität und wird in allem verwendet, von Spielzeug über Elektronik bis hin zu Automobilteilen. Denken Sie an langlebige LEGO-Steine ​​oder schützende Handyhüllen. Aufgrund seiner hervorragenden Bearbeitbarkeit, Zugfestigkeit, Schlagfestigkeit und chemischen Beständigkeit ist ABS-Material ein sehr erschwinglicher Kunststoff, der für die CNC-Bearbeitung geeignet ist. Darüber hinaus lässt es sich einfach einfärben und eignet sich daher perfekt für Anwendungen, bei denen es auf die Ästhetik ankommt.

2. Polycarbonat

Aufgrund seiner Kombination aus Festigkeit, Transparenz und einfacher Bearbeitung ist Polycarbonat eine ausgezeichnete Wahl für die CNC-Bearbeitung. Polycarbonat ist für seine Festigkeit, Transparenz und Hitzebeständigkeit bekannt und wird in Brillen, Schutzhelmen und sogar kugelsicheren Fenstern verwendet. Polycarbonat ist weicher als einige andere Kunststoffe und daher anfällig für Kratzer. Zur Erhöhung der Kratzfestigkeit können Beschichtungen aufgetragen werden.

3. Polyetheretherketon (PEEK)

PEEK-Material ist ein Hochleistungskunststoff mit hervorragender chemischer Beständigkeit. Dieses Material weist außerdem eine hohe Dimensionsstabilität und mechanische Festigkeit auf. Einer seiner Hauptvorteile ist seine Fähigkeit, die Steifigkeit bei hohen Temperaturen beizubehalten, was es ideal für den Einsatz in extremen Umgebungen macht.

PEEK findet in mehreren Branchen Anwendung, darunter Luft- und Raumfahrt, Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung sowie Öl und Gas. Es wird häufig bei der Herstellung von Halbleiterkomponenten, Buchsen, Dichtungen, Lagern, Pumpen- und Ventilkomponenten usw. verwendet.

Tipps zur Materialauswahl für Ihr Unternehmen  CNC-Anforderungen

Bevor Sie Ihr CNC-Material fertigstellen, müssen einige entscheidende Faktoren berücksichtigt werden. Betrachten Sie diese anschließend und Sie werden das für Ihre Projekte am besten geeignete Material finden.

●Priorisieren Sie die Produktnutzung: Wenn Sie die Produktanforderungen von Kunden einholen, fragen Sie sie, wo das Produkt verwendet werden soll. Erkundigen Sie sich nach der Umgebung, in der das Teil betrieben oder funktioniert. Jedes Material hat unterschiedliche Eigenschaften und wird für bestimmte Anwendungen verwendet. Daher werden je nach Teileanwendung Materialien mit den am besten geeigneten physikalischen und chemischen Eigenschaften ausgewählt.

●Berücksichtigen Sie den Herstellungsprozess: Bestimmte Materialien sind mit bestimmten CNC-Bearbeitungsprozessen besser kompatibel. Manche Kunststoffe eignen sich beispielsweise besser zum Fräsen, andere eignen sich hervorragend zum Drehen.

●Denken Sie langfristig: Konzentrieren Sie sich nicht nur auf die Anschaffungskosten des Materials. Berücksichtigen Sie Dinge wie Wartung, Haltbarkeit und Lebensdauer. Manchmal kann es Ihnen später Kopfschmerzen (und Geld!) ersparen, etwas mehr im Voraus auszugeben.

●Haben Sie keine Angst vor Experimenten: Wenn Sie sich nicht sicher sind, welches Material das beste ist, können Sie, anstatt sich Gedanken über die Auswahl aus der Vielzahl verfügbarer Materialien zu machen, gängige Bearbeitungsmaterialien auswählen, die von erstklassigen Ingenieuren identifiziert wurden, und zu dem Schluss kommen, dass sie sich gut für die Bearbeitung eignen und für solche Anwendungen weithin akzeptiert werden. Zu den gängigen Metallen gehören Messing, Kupfer, Edelstahl und Aluminium. Zu den gängigen Kunststoffen gehören PEEK, Acetal, Nylon, ABS und Polycarbonat.

●Nutzen Sie Expertenwissen: Im Zweifelsfall wenden Sie sich an erfahrene Maschinisten oder Materiallieferanten. Sie können wertvolle Einblicke und Empfehlungen basierend auf Ihren spezifischen Projektanforderungen bieten.

Häufige Fehler, die Sie bei der Auswahl der Materialien für die CNC-Bearbeitung vermeiden sollten

Selbst mit den besten Absichten kann man bei der Auswahl der Materialien für die CNC-Bearbeitung leicht ins Stolpern geraten. Aber keine Sorge, wir sind hier, um Ihnen dabei zu helfen, diese häufigen Fallstricke zu umgehen:

●Materialeigenschaften im Blick: Es ist leicht, sich mit den Kosten oder der Ästhetik zu beschäftigen, aber vergessen Sie nicht die Grundlagen. Stellen Sie sicher, dass die Materialeigenschaften den Anforderungen Ihres Projekts entsprechen. Festigkeit, Haltbarkeit und Temperaturbeständigkeit sind nur einige Dinge, die es zu berücksichtigen gilt.

●Toleranzen ignorieren: Bei der CNC-Bearbeitung kommt es auf Präzision an. Die Nichtberücksichtigung von Toleranzen kann dazu führen, dass Teile nicht richtig passen oder funktionieren. Autsch!

●Die Bedeutung der Bearbeitbarkeit unterschätzen: Einige Materialien lassen sich leichter bearbeiten als andere. Die Wahl eines schwer zu verarbeitenden Materials kann die Produktionszeit und -kosten erhöhen.

●Vernachlässigung der Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit: Benötigen Sie ein spiegelähnliches Finish? Oder eine strukturiertere Oberfläche? Berücksichtigen Sie bei der Auswahl Ihres Materials die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit. Manche Materialien lassen sich besser polieren als andere.

●Ohne Rücksicht auf die Umwelt: Wird Ihr Teil aggressiven Chemikalien oder extremen Temperaturen ausgesetzt sein? Stellen Sie sicher, dass das von Ihnen gewählte Material den Elementen standhält.

Holen Sie sich das richtige CNC-Bearbeitungsmaterial für Ihre Projekte

Die richtige Auswahl des CNC-Materials ist für die Herstellung eines guten und wünschenswerten Teils von entscheidender Bedeutung. Es ist am besten, alle oben genannten Faktoren sorgfältig abzuwägen. Wenn Sie sorgfältig überlegen, können Sie ein erfolgreiches Material für Ihr nächstes Projekt auswählen. Der effektivste und effizienteste Weg, ein Teil mit den gewünschten Materialeigenschaften herzustellen, besteht jedoch darin, sich an die Besten zu wenden. Ja, Sie können sich vertrauensvoll an BERGEK CNC wenden.

BERGEK CNC ist ein erstklassiger Anbieter von CNC-Bearbeitungs- und Rapid-Prototyping-Dienstleistungen. Wir beliefern ein breites Branchenspektrum in verschiedenen Regionen der Welt. Bergek CNC ist hier, um Ihnen zu helfen. Wir können über 60 technische Metalle und Kunststoffe anbieten und verfügen über erfahrene Maschinisten und Ingenieure, die Ihnen dabei helfen, Materialien für Ihr Projekt innerhalb Ihres Budgetrahmens zu empfehlen.

Bei konkreten Fragen zur Materialbearbeitung nehmen Sie gerne Kontakt zu uns auf!

FAQ zu CNC-Bearbeitungsmaterial

1. Welches ist das kostengünstigste Material für die CNC-Bearbeitung?

Dies hängt stark von der jeweiligen Anwendung ab, aber insgesamt ist Aluminium 6061 das am häufigsten verwendete und kostengünstigste Metall für die CNC-Bearbeitung.

2. Welcher Kunststoff eignet sich am besten für die CNC-Bearbeitung?

POM (Delrin) ist der wirtschaftlichste Kunststoff für die CNC-Bearbeitung. Dies ist unter anderem der hervorragenden Bearbeitbarkeit von Thermoplasten zu verdanken.

3. Welche Vorteile bietet die CNC-Bearbeitung von Metallen?

Metalle eignen sich ideal für Fertigungsanwendungen, die eine hohe Festigkeit, Härte und/oder zuverlässige Beständigkeit gegenüber extremen Temperaturen erfordern.

4. Welche Vorteile bietet die CNC-Bearbeitung von Kunststoffen?

Während Kunststoffe im 3D-Druck häufiger vorkommen, eignen sie sich ideal für die CNC-Bearbeitung, wenn Sie leichte Teile mit besonderen Materialanforderungen herstellen möchten. Kunststoffe eignen sich auch für die Herstellung von Prototypen (insbesondere bevor Sie mit der Herstellung größerer Mengen im Spritzgussverfahren beginnen).

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