CNC-Bearbeitung ist ein vielseitiger Herstellungsprozess, bei dem computergesteuerte Werkzeuge zur Herstellung von Präzisionsteilen verwendet werden eine große Auswahl an Materialien. Diese Materialien bilden die Grundlage der CNC-Bearbeitung und haben direkten Einfluss auf die Bearbeitungsergebnisse. Daher ist es für uns wichtig, die vielfältigen CNC-Bearbeitungsmaterialien zu erkennen und die Fähigkeit zu erwerben, die geeigneten Materialien für bestimmte Anwendungen zu erkennen.
In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf die am häufigsten verwendeten Materialien, die für die CNC-Bearbeitung geeignet sind, und bieten einen Leitfaden zur Materialauswahl für Ihr CNC-Projekt. Zum besseren Verständnis haben wir die CNC-Materialien kategorisiert, um einen schnellen Überblick zu ermöglichen. Lassen Sie uns jetzt darauf eingehen!
Verschiedene Materialkategorien für die CNC-Bearbeitung
Die Materialien für die CNC-Bearbeitung reichen von Metallen und Kunststoffen bis hin zu Schaumstoffen, Hölzern, Keramik und Verbundwerkstoffen. Der Einfachheit halber unterteilen wir die Materialarten in drei Kategorien.
Kategorie eins: Gängige Metallmaterialien für die CNC-Bearbeitung
Metalle sind aufgrund ihrer Festigkeit, Haltbarkeit und Fähigkeit, dem schnellen Materialabtrag durch moderne Werkzeuge standzuhalten, die am häufigsten verwendeten Materialien für die CNC-Bearbeitung. Werfen wir zunächst einen Blick auf die am häufigsten verwendeten Metalle für die CNC-Bearbeitung.
1. Aluminium
Aluminium und seine Legierungen eignen sich hervorragend für die CNC-Bearbeitung und gehören zu den dabei am häufigsten verwendeten Metallen. Sie bieten ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, eine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit sowie eine natürliche Korrosionsbeständigkeit. Aluminium ist gut bearbeitbar und ermöglicht ein einfaches Schneiden und Formen mit schnelleren Verarbeitungsgeschwindigkeiten, geringerem Werkzeugverschleiß und der Herstellung von Präzisionskomponenten mit engen Toleranzen. Darüber hinaus ist Aluminium im Vergleich zu anderen CNC-Metallen wie Stahl oder Titan relativ kostengünstig. Es ist in verschiedenen Qualitäten und Legierungen erhältlich, allerdings sind nicht alle gleichermaßen für die CNC-Bearbeitung geeignet. Zu den gängigen Aluminiumlegierungen, die bei der CNC-Bearbeitung verwendet werden, gehören:
Aluminium 6061
Aluminium 6061 ist die am häufigsten verwendete Aluminiumlegierung mit Magnesium, Silizium und Eisen als Hauptlegierungselementen. Es bietet eine ausgewogene Kombination aus Festigkeit, Zähigkeit und Härte. Darüber hinaus ist es gut bearbeitbar und schweißbar, kann eloxiert werden und bietet eine gute Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion. Diese Legierung wird häufig für Automobilteile, Fahrradrahmen, Strukturgerüste, bestimmte Flugzeugkomponenten und Elektronikgehäuse in der Unterhaltungselektronik verwendet.
Allerdings eignet sich 6061 nicht für Umgebungen mit hoher Belastung durch Salzwasser oder aggressive Chemikalien, wo Legierungen wie 5052 die bessere Wahl sind. Außerdem weist es im Vergleich zu hochfesten Legierungen wie 7075 eine geringere Ermüdungsbeständigkeit auf. Um seine Festigkeit zu erhöhen, wird 6061 häufig auf eine T6-Vergütung wärmebehandelt.
Aluminium 7075
Aluminium 7075, das Kupfer und Zink als Hauptlegierungselemente enthält, ist für seine hervorragende Ermüdungsbeständigkeit bekannt und ist eine der Aluminiumlegierungen mit der höchsten Festigkeit auf dem Markt, vergleichbar mit vielen Stählen. Trotz seiner hohen Festigkeit bleibt 7075 gut bearbeitbar und kann mit engen Toleranzen bearbeitet werden, erfordert jedoch im Vergleich zu 6061 mehr Leistung und spezielle Werkzeuge.
7075 wird häufig für leistungsstarke Autokomponenten, hochbeanspruchte Teile in Fahrrädern und Kletterausrüstung, militärische Ausrüstung, Formen, Werkzeug- und Formenanwendungen, die eine hohe Festigkeit erfordern, und kritische Strukturkomponenten in der Luft- und Raumfahrt verwendet. Allerdings ist 7075 eine schlechte Wahl zum Schweißen und nicht so korrosionsbeständig wie 6061, was häufig Schutzbeschichtungen erfordert und höhere Kosten verursacht.
2. Edelstahl
Trotz seiner Härte, die es zu einem der anspruchsvollsten zu bearbeitenden Materialien macht, bleibt Edelstahl aufgrund seiner einzigartigen Kombination von Eigenschaften eine beliebte Wahl für die CNC-Bearbeitung. Dazu gehören sein glänzendes, attraktives Aussehen, seine hohe Festigkeit, seine hervorragende Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit sowie seine Hitzebeständigkeit. Edelstahl gibt es in verschiedenen Qualitäten und Formen, und obwohl sie ähnlich aussehen, ist jeder mit seinen unterschiedlichen Eigenschaften für einen bestimmten Zweck formuliert. Zu den gängigen Sorten, die bei der CNC-Bearbeitung verwendet werden, gehören:
Edelstahl 304
Es handelt sich um den am häufigsten verwendeten Allzweck-Edelstahl, der aufgrund seiner Zusammensetzung aus mindestens 18 % Chrom und 8 % Nickel oft als 18/8 bezeichnet wird. Chrom erhöht seine Festigkeit und Härte, während Nickel seine Duktilität und Zähigkeit erhöht. Diese Kombination führt zu einem starken, langlebigen und leicht schweißbaren Material mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in atmosphärischen und leicht korrosiven Umgebungen. Edelstahl 304 ist eine ausgezeichnete Wahl für Küchengeräte und Besteck, Tanks und Rohrleitungen, die in Geräten zur Lebensmittelverarbeitung, architektonischen Strukturen und medizinischen Geräten verwendet werden.
Edelstahl 316
Der Zusatz von Molybdän macht Edelstahl 316 korrosionsbeständiger als 304, selbst in chemischen und maritimen Umgebungen. Es weist eine ähnliche Festigkeit und Haltbarkeit wie 304 auf, weist jedoch bei hohen Temperaturen eine bessere Leistung auf. Zu den typischen Anwendungen gehören Schiffsausrüstung wie Bootsbeschläge und Hardware, Chemikalientanks, Wärmetauscher, chirurgische Implantate und verschiedene Anwendungen in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie.
Edelstahl 303
Moderne Edelstahlsorten wurden entwickelt, um eine verbesserte Bearbeitbarkeit zu bieten. Ein Paradebeispiel ist die Sorte 303 mit zugesetztem Schwefel (0,15 % bis 0,35 %), um den Werkzeugverschleiß zu reduzieren und schnellere Bearbeitungsgeschwindigkeiten zu ermöglichen. Dieser Zusatz verringert jedoch auch geringfügig die Korrosionsbeständigkeit und kann zu Schweißschwierigkeiten führen. Güteklasse 303 wird häufig für rostfreie Muttern und Bolzen, Schrauben, Armaturen, Wellen und Zahnräder verwendet. Aufgrund der verringerten Korrosionsbeständigkeit sollte es nicht für Armaturen in Marinequalität verwendet werden.
3. Kohlenstoffstahl und legierter Stahl
Kohlenstoffstahl, in der Regel ausgenommen Kohlenstoffstahl, ist eine der kostengünstigsten und am häufigsten verwendeten Stahllegierungen in der CNC-Bearbeitung. Wie der Name schon sagt, handelt es sich um eine Legierung, die Kohlenstoff enthält, der in seiner Zusammensetzung nach Eisen an zweiter Stelle steht.
Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,02 % bis 0,3 % weist eine ausgezeichnete Duktilität und Zähigkeit auf. Es ist leicht zu bearbeiten und zu schweißen. Nehmen Sie ein Beispiel: AISI 1018 wird häufig zur Herstellung von Schrauben, Muttern, Baustahlplatten, Rohren und Automobilkarosserien verwendet.
Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt ist härter und verschleißfester als Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, allerdings etwas weniger zäh. AISI 1045 ist eine gängige Stahlsorte mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, deren Eigenschaften durch Prozesse wie Abschrecken und Anlassen verbessert werden können. Diese Art von Stahl eignet sich für schwere Anwendungen wie Bolzen, Bolzen und Wellen.
Ein wesentlicher Nachteil von Kohlenstoffstahl ist seine geringe Korrosionsbeständigkeit, weshalb zur Verbesserung dieser Eigenschaft Korrosionsschutzbehandlungen oder die Verwendung von legiertem Stahl erforderlich sind. Legierter Stahl wird durch Zugabe von Legierungselementen (wie Mangan, Chrom, Nickel, Molybdän und Silizium) zu grundlegendem Kohlenstoffstahl hergestellt. Diese Elemente verbessern die mechanischen Eigenschaften, die Korrosionsbeständigkeit, die Verschleißfestigkeit und die Bearbeitbarkeit des Stahls. Beispielsweise weist der legierte Stahl 4140, der Chrom, Molybdän und Mangan enthält, eine erhöhte Festigkeit und Härte sowie eine verbesserte Schlagfestigkeit und Ermüdungsbeständigkeit auf.
4. Kupfer und seine Legierungen
Kupfer und seine Legierungen sind in der Zerspanung weit verbreitet. Kupfer ist ein ausgezeichneter elektrischer und thermischer Leiter, der in thermischen und elektrischen Anwendungen nach Silber an zweiter Stelle steht. Reines (ca. 99 % handelsübliches) Kupfer lässt sich aufgrund seiner hohen Formbarkeit bei kälteren Temperaturen und seiner hohen Duktilität nur schwer CNC-bearbeiten. Es gibt jedoch viele Kupferlegierungen, die sich relativ einfach CNC-bearbeiten lassen und vergleichbare, wenn nicht sogar bessere thermische oder elektrische Eigenschaften aufweisen.
Messing ist eine dieser Kupferlegierungen. Es handelt sich um eine Legierung aus Kupfer und Zink mit einem goldgelben, goldähnlichen Aussehen, das häufig für dekorative Zwecke verwendet wird. Darüber hinaus verfügt es über eine gute Bearbeitbarkeit und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in Luft und Wasser. Unter den Messinglegierungen weist C36000 die höchste Zerspanbarkeit auf und wird oft als leicht zerspanbares Messing bezeichnet. Es kommt häufig in Konsumgütern, Verbindungselementen mit geringer Festigkeit, Musikinstrumenten, elektrischen Bauteilen und Sanitärarmaturen vor.
Eine weitere Kupferlegierung ist Bronze, eine Legierung aus Kupfer, Zinn und anderen Elementen. Bronze ist härter und verschleißfester als Messing und verfügt über eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in Meerwasser und vielen chemischen Umgebungen, was es für den Einsatz in hochbeanspruchten und schnelllaufenden mechanischen Geräten wie Lagern und Zahnrädern sowie Pumpengehäusen und Laufrädern geeignet macht , Ventile und Armaturen in maritimen und chemischen Umgebungen.
5. Titan
Titan ist ein relativ junges Metall, aber seine Einführung hat in vielen Branchen erhebliche Veränderungen mit sich gebracht. Eines seiner bemerkenswertesten Merkmale ist sein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Titan ist etwa doppelt so fest wie Aluminium, aber nur etwas mehr als halb so dicht. Dies macht es für Luft- und Raumfahrt-, Renn- und Hochleistungssportgeräte äußerst wünschenswert. Darüber hinaus weist Titan eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturstabilität auf und eignet sich gut für Meerwasser, saure und alkalische Umgebungen sowie für Hochtemperaturbedingungen. Nachdem seine Biokompatibilität nachgewiesen war, begann Titan in großem Umfang in medizinischen Implantaten wie künstlichen Gelenken, Knochenplatten und Zahnimplantaten eingesetzt zu werden.
Obwohl Titan aufgrund seiner geringen Wärmeleitfähigkeit und der Tendenz zur Kaltverfestigung schwierig zu bearbeiten ist, haben Fortschritte in der Bearbeitungstechnologie, insbesondere bei Werkzeugmaterialien und Beschichtungen, die Arbeit mit Titan immer einfacher und effizienter gemacht.
6. Magnesium
Obwohl Magnesium in Bearbeitungsmaterialien nicht so häufig vorkommt wie Aluminium und Stahl, zeichnet es sich durch seine einzigartigen Leichtgewichtseigenschaften (es ist das leichteste aller Strukturmetalle, etwa 33 % leichter als Aluminium) und sein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht (obwohl seine Festigkeit geringer als die von Aluminium ist) aus und Stahl eignet es sich hervorragend für Anwendungen, bei denen keine hohe Festigkeit erforderlich ist, aber ein geringes Gewicht von entscheidender Bedeutung ist. Aufgrund seiner guten Bearbeitbarkeit wird es häufig in Flugzeugstrukturkomponenten, Automobilkarosserien und -chassis, Gehäusen für elektronische Geräte und tragbaren medizinischen Geräten eingesetzt. Bitte beachten Sie jedoch, dass Magnesium in Pulverform leicht entflammbar ist und daher mit einem flüssigen Schmiermittel bearbeitet werden muss.
Metalltyp
Grad
Code
Aluminium
Aluminium 1050
Al 1050
Aluminium 1060
Al 1060
Aluminium 2024
Al 2024
Aluminium 5052-H11
Al 5052-H11
Aluminium 5083
Al 5083
Aluminium 6061
Al 6061
Aluminium 6082
Al 6082
Aluminium 7075
Al 7075
Aluminiumbronze
Al + Br
Aluminium-MIC-6
Al MIC-6
Aluminium-QC-10
Al QC-10
Edelstahl
Edelstahl 303
SS 303
Edelstahl 304
SS 304
Edelstahl 316
SS 316
Edelstahl 410
SS 410
Edelstahl 431
SS 431
Edelstahl 440
SS 440
Edelstahl 630
SS 630
Stahl 1040
SS 1040
Stahl 45
SS 45
Stahl D2
SS D2
Kohlenstoffstahl
Kohlenstoffarmer Stahl
1018 Stahl
Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt
4130 Stahl
4140 Stahl
Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt
1095 Federstahl
Kupfer
Kupfer-Beryllium
Cu + Be
Kupfer-Chrom
Cu + Cr
Kupfer-Wolfram
Cu + W
Messing
Messing
Cu
Bronze
Phosphorbronze
Cu + Sn + P
Zinnbronze
PVC-weiß/grau
Titan
Titan der Güteklasse 1
Ti-Klasse 1
Titan der Güteklasse 2
Ti-Klasse 2
Titan der Güteklasse 5
Ti-Klasse 5
Magnesium
Magnesium
Mg
Magnesiumlegierung
/
Zink
Zink
Zn
Ein kurzer Überblick über die CNC-Bearbeitung von Metallen
Kategorie zwei: Gängige Kunststoffmaterialien für die CNC-Bearbeitung
Obwohl Kunststoffe im Vergleich zu Metallen im Allgemeinen Einschränkungen in Bezug auf Festigkeit und Hitzebeständigkeit aufweisen und im 3D-Druck häufiger anzutreffen sind, sind sie aufgrund ihrer hervorragenden chemischen Beständigkeit, Isolationseigenschaften, geringen Dichte und Kosteneffizienz auch für die CNC-Bearbeitung beliebt. Nachfolgend sind einige gängige Kunststoffmaterialien aufgeführt, die bei der CNC-Bearbeitung verwendet werden:
1. POM (Polyoxymethylen oder Acetal).
POM ist eines der am besten bearbeitbaren CNC-Kunststoffharze. Es handelt sich um ein Material mit hoher mechanischer Festigkeit (hohe Steifigkeit, Härte und gute Schlagfestigkeit), thermischer Stabilität und geringer Feuchtigkeitsaufnahme. Aufgrund seiner geringen Reibung und hervorragenden Dimensionsstabilität kann es eine glattere Oberflächenbeschaffenheit bieten. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet es sich hervorragend für Anwendungen, die Haltbarkeit, Präzision und geringe Reibung erfordern, wie z. B. Lager, Zahnräder und Ventile.
2. ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)
Trotz der etwas geringeren Steifigkeit und Verschleißfestigkeit von ABS im Vergleich zu POM ist ABS aufgrund seiner überlegenen Schlagzähigkeit und Duktilität in der Lage, die Belastungen bei der Bearbeitung komplexer Formen effektiver zu bewältigen. Es ist unser am häufigsten verwendeter Kunststoff für das Rapid Prototyping und wird auch häufig in Automobilteilen, Gehäusen von Elektrowerkzeugen, Spielzeug, Schutzgehäusen und vielen anderen Anwendungen verwendet. Darüber hinaus eignet es sich aufgrund seiner einfachen Einfärbbarkeit perfekt für Anwendungen, bei denen es auf die Ästhetik ankommt.
3. PP (Polypropylen)
PP ist äußerst chemikalienbeständig, leicht und bietet eine gute Ermüdungs- und Schlagfestigkeit. Seine Neigung zum Erweichen bei hohen Temperaturen und die Empfindlichkeit gegenüber Bearbeitungstemperaturen erhöhen jedoch die Schwierigkeit der Bearbeitung. Während des Bearbeitungsprozesses ist besondere Aufmerksamkeit auf die Temperaturkontrolle und die Auswahl der Ausrüstung erforderlich. Dennoch sind die Bearbeitbarkeit und die Erschwinglichkeit von PP insgesamt mit denen eines anderen Kunststoffharzes ABS vergleichbar, wodurch PP häufig in Verpackungen, medizinischen Produkten und Laborgeräten eingesetzt wird.
4. Acryl (PMMA – Polymethylmethacrylat).
PMMA, ein transparentes und UV-beständiges Harz, wird häufig als Glasersatz oder zur Herstellung transparenter optischer Komponenten verwendet. PMMA ist zwar nicht so robust wie PC, aber viel schlagfester als Glas. Es lässt sich leicht in verschiedene Formen thermoformen, ist dadurch aber auch anfällig für Hitzeverformungen. Seine bemerkenswerte Bearbeitbarkeit ermöglicht jedoch die Herstellung präziser Komponenten mit glatten Oberflächen, was PMMA zu einem bevorzugten Material für die CNC-Bearbeitung macht.
PMMA findet Anwendung in Displays und Beschilderungen, Linsen und Lichtabdeckungen, Windschutzscheiben und Fenstern, Bilderrahmen, dekorativen Paneelen, Gewächshäusern und Außenkonstruktionen. Darüber hinaus ist es aufgrund seiner BPA-freien und chemisch inerten Beschaffenheit eine sicherere Wahl für Anwendungen mit direktem Kontakt mit Lebensmitteln und Getränken.
5. PC (Polycarbonat).
Wie PMMA verfügt auch PC über eine hervorragende optische Klarheit und ist daher ideal für Anwendungen, die Transparenz erfordern. Allerdings zeichnet sich PC durch eine höhere Schlagfestigkeit und eine bessere Hitzebeständigkeit aus, was einen deutlichen Vorteil gegenüber PMMA darstellt. Trotz dieser Vorteile ist PC anfällig für Kratzer und weist keine natürliche UV-Beständigkeit auf, wodurch es für Anwendungen, die Sonnenlicht ausgesetzt sind, weniger geeignet ist.
6. Nylon (Polyamid).
Nylon weist im Vergleich zu vielen anderen Kunststoffen eine höhere Zugfestigkeit und Zähigkeit auf und bietet im Allgemeinen eine bessere Verschleißfestigkeit als ABS und PMMA. Darüber hinaus ist Nylon aufgrund seiner selbstschmierenden Eigenschaften ideal für Anwendungen wie Zahnräder, Lager und Buchsen. Seine hohe Beständigkeit gegenüber Ölen, Fetten und vielen Lösungsmitteln macht Nylon zu einer hervorragenden Wahl für Industrie- und Automobilanwendungen. Wie ABS-Harz wird Nylon häufig mit Glasfasern vermischt, um seine gewünschten Eigenschaften zu verbessern. Allerdings ist Nylon aufgrund seiner Feuchtigkeitsanfälligkeit für feuchte Umgebungen weniger geeignet.
7. UHMWPE (Ultrahochmolekulares Polyethylen）
UHMWPE ist ein extrem robustes Polyethylen, das für seine hohe Verschleißfestigkeit und natürlich glatte Oberfläche bekannt ist und es zu einem hervorragenden Material für Verschleißstreifen und Führungsschienen von Förderbändern in Materialtransportsystemen macht. Darüber hinaus eignet sich UHMWPE ideal für Meeresumgebungen, beispielsweise für Dockfender und Pfahlschutzvorrichtungen. Im medizinischen Bereich wird UHMWPE aufgrund seiner Biokompatibilität und Verschleißfestigkeit als Gelenkersatz eingesetzt. Darüber hinaus eignet es sich aufgrund seiner Ungiftigkeit und geringen Feuchtigkeitsaufnahme für Schneidebretter, Lebensmittelverarbeitungsgeräte und andere Anwendungen, die direkten Lebensmittelkontakt erfordern.
Aufgrund seiner Haltbarkeit und Belastbarkeit eignet es sich hervorragend für verschiedene Anwendungen, stellt aber auch bestimmte Herausforderungen bei der Bearbeitung dar. Um die Vorteile von UHMWPE voll auszuschöpfen und seine Bearbeitungsschwierigkeiten zu überwinden, sind geeignete Werkzeuge und Techniken erforderlich.
8. PEEK (Polyetheretherketon).
PEEK ist ein hochfester, stabiler Kunststoff mit deutlich höherer thermischer Stabilität und breiterer chemischer Verträglichkeit als viele andere technische Kunststoffe. Es lässt sich problemlos bearbeiten und dient als Metallalternative, da es anhaltend hohen Temperaturen standhält, ohne zu kriechen oder sich zu verformen. PEEK wird häufig in Anwendungen verwendet, die extremen Umgebungen wie hohen Temperaturen und aggressiven Chemikalien ausgesetzt sind, einschließlich Dichtungen, Dichtungen, Lager, Pumpen, Ventile usw. Aufgrund seiner höheren Kosten im Vergleich zu vielen anderen Kunststoffen wird PEEK normalerweise nur dann verwendet, wenn dies nicht der Fall ist Andere Kunststoffe können die erforderlichen Leistungsstandards erfüllen.
9. PTFE (Polytetrafluorethylen).
PTFE kann seine Eigenschaften bei hohen Temperaturen beibehalten, aufgrund seines hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten dehnt es sich jedoch bei Erwärmung stark aus. Um die Maßhaltigkeit zu gewährleisten, muss diese Herausforderung in der Konstruktionsphase für eine reibungslose Bearbeitung berücksichtigt werden. Darüber hinaus machen die außergewöhnlichen Eigenschaften von PTFE, wie hohe chemische Beständigkeit, geringe Reibung und elektrische Isolierung, es ideal für Dichtungen und Antihaftanwendungen.
Plastikname
Typ
Code
Polyoxymethylen
/
POM
Acrylnitril-Butadien-Styrol
/
ABS, ABS – Hochtemperatur, ABS – antistatisch
Acrylnitril-Butadien-Styrol + Polycarbonat
ABS + PC
Polymethylmethacrylat – Acryl
/
PMMA – Acryl
Polycarbonat
Polycarbonat
PC
Polycarbonat – Glasfüllung
PC + GF
Polycarbonat – 30 % Glasfüllung
PC + 30 % GF
Polyetherimid
Polyetherimid
PEI
Polyetherimid + 30 % Glasfüllung
Ultem 1000 + 30 % GF
Polyetherimid + Ultem 1000
PEI + Ultem 1000
Polyethylen
/
PE
Polyethylenterephthalat
/
HAUSTIER
Polypropylen
/
PP
Polyphenylensulfid
/
PPS
Polyphenylensulfid + Glasfüllung
PPS + GF
Polytetrafluorethylen
/
PTFE
Nylon
Nylon 6
PA6
Nylon 6 + 30 % Glasfüllung
PA6 + 30 % GF
Nylon 6-6 + 30 % Glasfüllung
PA66 + 30 % GF
Polybutylenterephthalat
/
PBT
Polyoxybenzylmethylenglykolanhydrid
/
Bakelit
Polyethylen hoher Dichte
/
HDPE, PEHD
Polyphenylsulfon
/
PPSU
Polyvinylchlorid
/
PVC
Polyvinylchlorid + weiß/grau
PVC-weiß/grau
Polyvinylidenfluorid
/
PVDF
Ein kurzer Überblick über die CNC-Bearbeitung von Kunststoffen
Kategorie drei: Sonstige
Obwohl Metalle und Kunststoffe typischerweise als Hauptmaterialien für die CNC-Bearbeitung verwendet werden, sollten andere potenzielle Materialien mit hervorragender Bearbeitbarkeit nicht außer Acht gelassen werden.
1. Schäume
Schaumstoffe sind leichte Materialien mit hervorragenden Dämpfungs- und Isoliereigenschaften. Sie werden häufig in Schutzverpackungen, Konstruktionen zur Wärme- und Schalldämmung, Sitzkissen und schützenden Sportgeräten verwendet.
2. Wald
Hölzer werden wegen ihrer Ästhetik und Bearbeitbarkeit bearbeitet. Holz ist leicht zu bearbeiten und kann mit vielen Details versehen werden. Sowohl Harthölzer als auch Weichhölzer können mit CNC-Techniken bearbeitet werden. Sie werden häufig für maßgefertigte Möbel, Prototypen und Dekorationsgegenstände verwendet.
3. Keramik
Keramik ist extrem hart, hitzebeständig und chemisch inert. Die CNC-Bearbeitung von Keramik ist eine Herausforderung, aber mit den richtigen Werkzeugen und Techniken machbar. Sie werden häufig in der Luft- und Raumfahrt, bei medizinischen Implantaten und in industriellen Anwendungen wie Schneidwerkzeugen und Isolatoren verwendet.
4. Verbundwerkstoffe
Verbundwerkstoffe, die aus zwei oder mehr Materialien hergestellt werden, um ihre kombinierten Eigenschaften zu nutzen, können auf bestimmte Eigenschaften zugeschnitten werden, wie z. B. erhöhte Festigkeit oder geringeres Gewicht. Zu den gängigen Verbundwerkstoffen, die sich für die CNC-Bearbeitung eignen, gehören solche, die mit Fasern wie Kohlenstoff, Glas oder Kevlar verstärkt sind und häufig in leichten Flugzeugkomponenten, Hochleistungs-Rennwagenteilen, Sportgeräten usw. verwendet werden.
Wie wählt man die richtigen Materialien für die CNC-Bearbeitung aus?
Angesichts der großen Vielfalt an verfügbaren CNC-Bearbeitungsmaterialien ist es unpraktisch, jedes einzelne zu vergleichen, um das „beste Material“ zu finden. Stattdessen ist es effektiver, die spezifischen Anforderungen und Einschränkungen Ihres Projekts zu berücksichtigen. Bei der richtigen Materialauswahl müssen viele Faktoren berücksichtigt werden. Im Folgenden begleiten wir Sie Schritt für Schritt bei der Auswahl des am besten geeigneten Materials für Ihr CNC-Projekt.
Berücksichtigen Sie die Anforderungen des Teils
Der erste Schritt besteht darin, die spezifischen Anforderungen des von Ihnen herzustellenden Teils zu erfassen. Dadurch wird sichergestellt, dass das ausgewählte CNC-Material den Umgebungs- und Nutzungsbedingungen entspricht. Hier sind einige wichtige Überlegungen:
Spannungs- und Verschleißfestigkeit: Für Anwendungen mit hoher Belastung oder hohem Verschleiß benötigen Teile eine hohe Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit. Materialien wie Stahl, Titan und bestimmte Kunststoffe (wie Nylon oder Acetal) sind aufgrund ihrer Haltbarkeit ideal.
Temperaturbeständigkeit:Für Teile, die hohen Temperaturen ausgesetzt werden müssen, werden Materialien mit guter thermischer Stabilität wie Keramik oder bestimmte Metalle (wie Edelstahl oder Inconel) bevorzugt.
Korrosionsbeständigkeit: Für Teile, die langfristig Wasser (hohe Luftfeuchtigkeit) oder chemischen Umgebungen (Öle, Reagenzien, Säuren, Salze, Alkohole, Reinigungsmittel) ausgesetzt sind, ist es entscheidend, Materialien mit erhöhter Korrosionsbeständigkeit auszuwählen. Konsultieren Sie relevante Materialdatenblätter, um Materialien mit geringen Korrosions- und Wasseraufnahmeeigenschaften auszuwählen, oder ziehen Sie zusätzliche Oberflächenbehandlungen wie Lackieren, Plattieren oder Eloxieren in Betracht. Beispielsweise sollten für Schiffsteile korrosionsbeständige Materialien wie Edelstahl anstelle von Kohlenstoffstahl verwendet werden. Kunststoffe wie Nylon können Wasser absorbieren und vorzeitig versagen.
Elektrische Eigenschaften: Berücksichtigen Sie bei elektrischen Anwendungen die Leitfähigkeit oder Isolationseigenschaften des Materials, um sicherzustellen, dass es die spezifischen Anforderungen erfüllt.
Teilegewicht: Bei Anwendungen, bei denen das Teilegewicht im Vordergrund steht, erfordern schwerere Teile typischerweise stärkere, dichtere Materialien (wie Stahl, Edelstahl und Nickellegierungen), um sicherzustellen, dass sie der Belastung standhalten. Für leichtere Teile können Materialien mit geringerer Dichte wie Aluminium oder Titan verwendet werden, um das Gewicht zu reduzieren und die Leistung zu verbessern.
Präzision und Toleranz: Bei Anwendungen, die eine hohe Präzision erfordern, ist es wichtig zu berücksichtigen, dass einige Materialien schwieriger auf enge Toleranzen zu bearbeiten sind als andere. Beispielsweise erfordern Materialien, die zum Verziehen neigen, wie bestimmte Kunststoffarten (z. B. PVC), möglicherweise größere Bearbeitungszugaben, um die gewünschten Toleranzen zu erreichen.
Auch Wärmeleitfähigkeit und magnetische Eigenschaften beeinflussen die Präzision. Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit wie Kupfer und Aluminium können Wärme schnell ableiten und verhindern so ein Verziehen oder eine Verformung während der Bearbeitung. Nichtmagnetische Materialien wie Titan, Aluminium und Edelstahl werden bevorzugt, um magnetische Störungen zu vermeiden, die die Genauigkeit beeinträchtigen können.
Ästhetik: Wählen Sie für Teile, bei denen das Aussehen wichtig ist, wie z. B. Konsumgüter, Materialien wie Messing oder Aluminium, die attraktive Oberflächen bieten. Alternativ können Sie Materialien auswählen, die durch Oberflächenveredelung veredelt werden können, um ihr Erscheinungsbild zu verbessern.
Berücksichtigen Sie die Bearbeitbarkeit des Materials
Sobald Sie eine Reihe möglicher Materialien basierend auf den Anforderungen Ihrer Anwendung haben, besteht der nächste Schritt darin, die Bearbeitbarkeit jedes Materials zu prüfen. Dabei wird beurteilt, wie leicht das Material in die endgültige gewünschte Geometrie bearbeitet werden kann. Die Verwendung von Materialien mit hoher Bearbeitbarkeit für die Teilefertigung sorgt für langfristige Zeit- und Kosteneinsparungen.
Weichere Metalle und Kunststoffe lassen sich leichter bearbeiten, was zu minimalem Werkzeugverschleiß und hoher Oberflächengüte führt. Im Gegensatz dazu führt die Bearbeitung härterer Materialien, wie z. B. Kohlefaser, häufig zu einem erhöhten Werkzeugverschleiß und sogar zu Schäden.
Berücksichtigen Sie die Kosten
Schließlich müssen wir die Kosten für Rohstoffe berücksichtigen. Auf lange Sicht ist es nie eine kluge Entscheidung, minderwertige Materialien zu wählen, um Geld zu sparen. Wählen Sie stattdessen das beste Material, das Sie sich leisten können und das dennoch alle notwendigen Funktionen bietet. Dies trägt dazu bei, die Haltbarkeit der fertigen Teile sicherzustellen.
Abschluss
Die CNC-Bearbeitung nimmt aufgrund ihrer außergewöhnlichen Kompatibilität mit verschiedenen Materialien weiterhin eine bedeutende Stellung in der Fertigungsindustrie ein. Durch die sorgfältige Auswahl geeigneter Materialien für das CNC-Drehen oder Fräsen können Hersteller optimale Ergebnisse und gewünschte Produktqualitäten erzielen.
Wir hoffen, dass dieser Artikel als nützlicher Leitfaden für Ihren Materialauswahlprozess dient. Wenn Sie Fragen haben, wenden Sie sich bitte an Chiggo. Wir stehen Ihnen bei den komplexen Fragen der Materialauswahl und Bearbeitung zur Seite. Darüber hinaus bieten wir eine breite Palette technischer Metalle und Kunststoffe an und verfügen über erfahrene Maschinisten und Ingenieure, die Ihnen im Rahmen Ihres Budgets Materialien für Ihr Projekt empfehlen können.
