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Selektiver Leitfaden für CNC-Bearbeitungsmaterialien
Es gibt etwa 21 gängige Werkstoffe für die CNC-Bearbeitung. Dieser Artikel beschreibt detailliert, wie Sie nach Festlegung des Designs den richtigen Werkstoff auswählen, der nicht nur die Projektanforderungen erfüllt, sondern auch Kosten spart. Die CNC-Bearbeitung ist eine vielseitige, hochpräzise und traditionelle Fertigungstechnologie. Sie eignet sich ideal für die Herstellung komplexer Teile, vom Prototyp bis zur Klein- und Großserienfertigung. Seit 1960 ist die CNC-Bearbeitung nach wie vor die beste Option für kundenspezifische Teile. Da es sich bei der CNC-Bearbeitung um ein subtraktives Verfahren handelt, bei dem die Maschine Material von einem massiven Stück abträgt, ist die Werkstoffauswahl ein entscheidender Faktor in jedem Fertigungsprozess. Die CNC-Bearbeitung ist mit einer breiten Palette von Werkstoffen kompatibel, von technischen Kunststoffen bis hin zu Metallen. Dies stellt Konstrukteure und Entwicklungsteams vor Herausforderungen bei der Werkstoffauswahl für CNC-Projekte. Im Folgenden werden die wichtigsten Faktoren für die richtige Werkstoffauswahl erläutert.
Projektanforderungen
Angesichts der großen Auswahl an Materialoptionen, die für die CNC-Bearbeitung verfügbar sind, ist es wahrscheinlich, dass es mehr als ein Material gibt, das für Ihr Prototyping oder Ihre kundenspezifischen Massenteile geeignet ist. Die Suche nach dem am besten geeigneten CNC-Schneidstoff hängt jedoch von Ihren Prioritäten ab: Benötigen Sie ein Metall mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften, wie z. B. eine Titanlegierung? Oder priorisieren Sie Geschwindigkeit und wählen ein besser bearbeitbares Material (wie Aluminium 6061) oder Kunststoff (wie ABS)? Oder möchten Sie nur einen Prototypen zum niedrigstmöglichen Preis bearbeiten lassen?
Anwendungsbereiche von CNC-Teilen . Ingenieure sollten den Verwendungszweck und die Anwendung des Bauteils berücksichtigen, da diese einen wesentlichen Einfluss auf die Materialauswahl haben. Beispielsweise eignen sich Edelstahl und Kohlenstoffstahl für die CNC-Bearbeitung, jedoch ist nur Edelstahl von Natur aus korrosionsbeständig. Eine falsche Stahlauswahl kann die Lebensdauer des Bauteils beeinträchtigen. Auch die Auswahl des Isoliermaterials für medizinische Beatmungsgeräte und Nikon-Kameras unterscheidet sich. Selbstverständlich sind auch die Vorschriften der FDA, FAA und branchenspezifische Bestimmungen unbedingt zu beachten.
Passen Sie die Bauteile an die jeweilige Umgebung an. Außen- und kontrollierte Innenräume sind wichtige Faktoren, die die Lebensdauer der Bauteile beeinflussen. Bei Wahl eines oxidationsbeständigen Materials bleibt die Integrität über lange Zeit erhalten. Hartschaum ist ein gutes Beispiel für Feuchtigkeits- und Rostbeständigkeit und behält seine stabile Struktur über lange Zeit bei.
Anforderungen an die Belastbarkeit. Hohe Belastungen können bei manchen Werkstoffen zu Verformungen oder sogar Brüchen führen. Achten Sie bei der Werkstoffauswahl für Ihre Bauteile unbedingt auf die zu erwartenden Belastungen. Wenn Ihr Bauteil hohen Belastungen ausgesetzt ist, muss der Werkstoff die notwendigen Eigenschaften aufweisen, um den Belastungen standzuhalten und Verformungen zu verhindern. Beispiele hierfür sind Edelstahl, Aluminium 7075 und verschiedene Legierungen.
Anforderungen an Zugfestigkeit und Temperaturbeständigkeit. Der Ingenieur muss die geforderte Festigkeit (Zugfestigkeit, Verschleißfestigkeit usw.) und die zulässige Temperaturbeständigkeit des Bauteils bestimmen. Diese Parameter beeinflussen die Materialauswahl. Temperaturbeständigkeit schließt einige Materialien von vornherein aus; nahezu alle Materialien dehnen sich bei Temperaturänderungen aus oder ziehen sich zusammen. Für Präzisionsteile sind daher inerte Metalle oder Kunststoffe erforderlich.
Projektbudget. Die Materialkosten beeinflussen in der Regel die Materialauswahl. Dies gilt insbesondere für die CNC-Bearbeitung, da hierbei relativ große Mengen an Ausschuss anfallen. Einige Materialien sind sehr teuer (z. B. Titan, Kobalt-Nickel-Legierungen usw.), und der anfallende Ausschuss wirkt sich erheblich auf die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprojekts aus. Daher sollten Ingenieure ihr Budget sorgfältig prüfen, bevor sie eine endgültige Entscheidung treffen.
Maßtoleranzen. Unterschätzen Sie nicht die Bedeutung von Maßtoleranzen. Sie beeinflussen nicht nur den gesamten CNC-Bearbeitungsprozess, sondern spielen auch eine wichtige Rolle bei der Materialauswahl. Zudem wirken sie sich auf das CNC-Schneidverfahren und die Art der einzusetzenden Werkzeuge und Maschinen aus. Daher ist es ratsam, die Toleranzen sorgfältig zu überprüfen. Wenn die Toleranzen angepasst oder gelockert werden können, lassen sich durch eine erneute Bewertung Kosten sparen. Engere Toleranzen bedeuten in der Regel höhere Produktionskosten. Wenn Sie sich nicht sicher sind, welche genauen Toleranzen für Ihr Bauteil erforderlich sind, wenden Sie sich an den renommierten CNC-Bearbeitungsanbieter DDPrototype, der Ihnen gerne weiterhilft.
Eigenschaften von CNC-Bearbeitungsmaterialien
Wir haben die relevanten Eigenschaften der gängigsten CNC-Materialien zusammengefasst, diese Daten zu den Materialeigenschaften wurden vom Materialhersteller gesammelt. Metall- und Kunststoffmaterialien werden zum Vergleich als der große Eigenschaftsunterschied getrennt. Metalle werden hauptsächlich in Anwendungen eingesetzt, die eine hohe Festigkeit, Härte und Hitzebeständigkeit erfordern. Kunststoffe werden häufig wegen ihrer chemischen Beständigkeit und elektrischen Isoliereigenschaften verwendet. Die interessierenden Materialeigenschaften waren die mechanische Festigkeit (ausgedrückt als Streckgrenze), die Bearbeitbarkeit (die Leichtigkeit der Bearbeitung wirkt sich auf die CNC-Preisgestaltung aus), die Materialkosten, die Härte (hauptsächlich für Metalle) und die Temperaturbeständigkeit (hauptsächlich für Kunststoffe). Die gesammelten Informationen wurden in den folgenden Tabellen zusammengefasst. Eine detaillierte Beschreibung jeder Materialoption finden Sie im nächsten Abschnitt.
Übersichtstabelle für Metalle
| Material | Klasse | Stabilität* | Härte+ | Bearbeitbarkeit | Kosten | Typische Anwendungen |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Aluminium | 6061 | Medium | Medium | ★ ★ ★ ★ ★ | $ | Allgemeine Zwecke Flugzeugkomponenten Automobilteile Fahrradrahmen Lebensmittelbehälter |
| 6082 | Medium | Medium | ★ ★ ★ ★ ★ | $ | Allzweck-Automobilteile Lebensmittelbehälter | |
| 7075 | Hoch | Medium | ★ ★ ★ ★ | $$ | Luft- und Raumfahrtkomponenten Automobilteile Marineanwendungen Sportgeräte | |
| 5083 | Medium | Niedrig | ★ ★ ★ ★ ★ | $ | Marineanwendungen Konstruktion Druckbehälter | |
| Edelstahl | 304 | Hoch | Medium | ★ ★ | $$ | Medizinische Geräte für allgemeine Zwecke Lebensmittelindustrie Marineanwendungen Chemische Verarbeitung |
| 316 | Hoch | Medium | ★ ★ | $$ | Ausrüstung für die Lebensmittelzubereitung Meeresanwendungen Architektur Chirurgische Implantate Chemikalienbehälter | |
| 2205 Duplex | Hoch | Hoch | ★ | $ $ $ | Öl und Gas Marineanwendungen Chemische Verarbeitung Wärmetauscher | |
| 303 | Hoch | Hoch | ★ ★ ★ | $$ | Flugzeugkomponenten Maschinenteile Muttern, Bolzen, Zahnräder, Buchsen | |
| 17-4 | Hoch | Sehr hoch | ★ ★ | $ $ $ | Turbinenschaufeln Marineanwendungen Chemische Behälter Öl und Gas Nukleare Anwendungen | |
| Baustahl | 1018 | Medium | Medium | ★ ★ ★ | $ | Allzweckmaschinenteile Vorrichtungen und Vorrichtungen |
| 1045 | Medium | Hoch | ★ ★ | $$ | Allgemeine Maschinenteile | |
| A36 | Hoch | Medium | ★ ★ ★ | $ | Teile für Baumaschinen Vorrichtungen und Vorrichtungen | |
| Legierter Stahl | 4140 | Medium | Hoch | ★ ★ | $$ | Allzweck-Maschinenteile Werkzeuge |
| 4340 | Hoch | Hoch | ★ ★ | $$ | Flugzeugfahrwerk Kraftübertragungswerkzeuge | |
| Werkzeugstahl | D2 | Hoch | Sehr hoch | ★ | $$ | Kaltbearbeitungswerkzeuge Matrizen & Stempel Schneidwerkzeuge & Messer |
| A2 | Hoch | Sehr hoch | ★ | $$ | Kaltbearbeitungswerkzeuge Matrizen & Stempel Schneidwerkzeuge & Messer | |
| O1 | Hoch | Sehr hoch | ★ | $$ | Kaltbearbeitungswerkzeuge Matrizen & Stempel | |
| Messing | C36000 | Medium | Medium | ★ ★ ★ ★ ★ | $ | Mechanische Teile Ventile & Düsen Architektur |
* : Zugfestigkeit – Mittel: 200–400 MPa, Hoch: 400–600 MPa + : Härte – Mittel: 50–90 HRB, Hoch: 90 HRB – 50 HRC, Sehr hoch: über 50 HRC
Übersichtstabelle für Kunststoffe
| Material | Stabilität* | Betriebstemperatur+ | Bearbeitbarkeit | Kosten | Typische Anwendungen |
|---|---|---|---|---|---|
| ABS | Medium | max. 60 oC | ★ ★ ★ | $ | Automotive Elektronikgehäuse Rohre & Fittings Konsumgüter |
| Kunststoffbälle | Hoch | max. 100 oC | ★ | $ | Autoteile Mechanische Teile Verbindungselemente |
| Polycarbonat (PC) | Hoch | max. 120 oC | ★ ★ | $ | Architektur Automotive Elektronikgehäuse Lebensmittelbehälter |
| POM (Delrin) | Medium | max. 82 oC | ★ ★ ★ ★ | $ | Mechanische Teile Elektronische Gehäuse Buchsen und Armaturen |
| PTFE (Teflon) | Niedrig | max. 260 oC | ★ ★ ★ ★ | $ | Hochtemperaturanwendungen Chemische Verarbeitung Elektronikgehäuse Lebensmittelverarbeitung |
| HDPE | Niedrig | max. 80 oC | ★ | $ | Chemikalienbehälter Rohre & Armaturen Konsumgüter |
| PEEK | Hoch | max. 260 oC | ★ ★ | $$ | Medizinische Anwendungen Chemische Verarbeitung Lebensmittelverarbeitung Hochdruckventile |
* : Zugfestigkeit – Niedrig: 5–30 MPa, Mittel: 30–60 MPa, Hoch: 60–100 MPa + : Empfohlene maximale Betriebstemperatur für Dauerbetrieb
Übersicht gängiger CNC-Metalllegierungen
Aluminiumlegierungen. Aluminiumlegierungen haben eine ausgezeichnete Festigkeit, eine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit und einen natürlichen Korrosionsschutz. Sie lassen sich leicht und mit geringen Massenkosten bearbeiten, sodass sie normalerweise die wirtschaftlichste Option für die Herstellung kundenspezifischer Metallteile und Prototypen sind. Die Festigkeit von Aluminiumlegierungen ist im Allgemeinen geringer als die von Stahl, aber sie können eloxiert werden, wodurch eine harte und schützende Schicht auf der Oberfläche entsteht.
Aluminiumlegierungen
Materialeigenschaften: Typische Dichte von Aluminiumlegierungen 2.65-2.80 g/cm3, anodisierbar, nicht magnetisch.
Aluminium 6061. Aluminium 6061 ist die gebräuchlichste Aluminiumlegierung und zeichnet sich durch hervorragende mechanische Eigenschaften wie hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit aus.
Aluminium 7075. Aluminium 7075 besitzt ausgezeichnete Dauerfestigkeitseigenschaften und kann durch Wärmebehandlung eine hohe Festigkeit und Härte erreichen, die mit Stahl vergleichbar ist. Es wird häufig in der Luft- und Raumfahrt, beispielsweise für Flugzeugflügel, eingesetzt.
Aluminium 2024. Aluminium 2024 zeichnet sich durch hohe Hitzebeständigkeit, Schlagfestigkeit und ausgezeichnete Ermüdungseigenschaften aus und wird im Allgemeinen in militärischen und Luft- und Raumfahrtanwendungen eingesetzt.
Aluminium 5052 zeichnet sich durch eine hohe chemische Beständigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus. Es ist nicht wärmebehandelbar und wird üblicherweise in der Schifffahrt eingesetzt.
Aluminium 6063. Aluminium 6063 ist eine mittelfeste, wärmebehandelte Legierung. Sie wird häufig für Aluminiumtüren, -fenster und Fassadenrahmen verwendet.
Rostfreier Stahl.
Edelstahl (SS) ist das am häufigsten verwendete Material in der CNC-Bearbeitung. Edelstahl umfasst eine breite Palette von Sorten wie SS303, SS304, SS316 usw. Der Unterschied aller Materialien im SS-Bereich liegt in der Menge des zugesetzten Dotierungsmaterials. Schwefel wird in SS303 für eine bessere Bearbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit hinzugefügt. Nickel und Chrom werden in SS304 hinzugefügt, um die Festigkeit zu erhöhen und die magnetischen Eigenschaften zu verringern. SS316 kann jedoch durch Hinzufügen einer Molybdänlegierung aus Edelstahl in Marinequalität hergestellt werden, die bei der Herstellung großer Schiffe verwendet werden kann.
Materialeigenschaften: Typische Dichte 7.7-8.0 g/cm3 , Nichtmagnetische Edelstahllegierungen: 304, 316, 303, magnetische Edelstahllegierungen: 2205 Duplex, 17-4.
Edelstahl 304. Edelstahl 304 ist der am häufigsten verwendete Edelstahl und zeichnet sich durch hervorragende Bearbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit aus.
Edelstahl 316. Edelstahl 316 ist eine weitere gängige Edelstahllegierung mit ähnlichen mechanischen Eigenschaften wie 304. Er weist jedoch eine höhere Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit auf, insbesondere gegenüber Salzlösungen (z. B. Meerwasser), weshalb er häufig für Anwendungen in rauen Umgebungen bevorzugt wird.
Edelstahl 2205 Duplex. Edelstahl 2205 Duplex ist die Edelstahllegierung mit der höchsten Festigkeit (doppelt so hoch wie andere gängige Edelstahllegierungen) und zeichnet sich durch hervorragende Korrosionsbeständigkeit aus. Er wird in anspruchsvollen Umgebungen eingesetzt und findet vielfältige Anwendung in der Öl- und Gasindustrie.
Edelstahl 303. Edelstahl 303 zeichnet sich durch eine ausgezeichnete Zähigkeit, aber eine geringere Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu 304 aus. Aufgrund seiner hervorragenden Bearbeitbarkeit wird er häufig in Anwendungen mit hohem Durchsatz eingesetzt, beispielsweise bei der Herstellung von Muttern und Schrauben für die Luft- und Raumfahrt.
Edelstahl 17-4. Edelstahl 17-4 (SAE-Güteklasse 630) besitzt mechanische Eigenschaften, die mit denen von 304 vergleichbar sind. Er lässt sich in sehr hohem Maße ausscheidungshärten (vergleichbar mit Werkzeugstählen) und weist eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit auf, wodurch er sich für Anwendungen mit sehr hohen Leistungsanforderungen eignet.
Baustahl
Weichstahl hat gute mechanische Eigenschaften, gute Bearbeitbarkeit und gute Schweißbarkeit. Aufgrund ihrer geringen Kosten finden sie allgemeine Anwendungen, einschließlich der Herstellung von Maschinenteilen, Vorrichtungen und Vorrichtungen. Weichstähle sind anfällig für Korrosion und Angriffe durch Chemikalien.
Materialeigenschaften: Typische Dichte 7.8-7.9 g/cm3, magnetisch.
Baustahl 1018. Baustahl 1018 ist eine vielseitig einsetzbare Legierung mit guter Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit sowie ausgezeichneter Zähigkeit, Festigkeit und Härte.
Baustahl 1045. Baustahl 1045 ist ein mittelgekohlter Stahl mit guter Schweißbarkeit, guter Bearbeitbarkeit sowie hoher Festigkeit und Schlagzähigkeit. Er wird üblicherweise zur Herstellung von Muttern, Schrauben, Zahnrädern, Wellen, Pleuelstangen und anderen kleinen Maschinenteilen verwendet.
Baustahl A36. Baustahl A36 ist ein gängiger Baustahl mit guter Schweißbarkeit. Er eignet sich für eine Vielzahl von industriellen und baulichen Anwendungen.
Legierter Stahl
Legierter Stahl enthält neben Kohlenstoff weitere Legierungselemente, was zu einer verbesserten Härte, Zähigkeit, Ermüdung und Verschleißfestigkeit führt, aber legierter Stahl ist anfällig für Korrosion und Angriffe durch Chemikalien.
Materialeigenschaften: Typische Dichte 7.8-7.9 g/cm3 , magnetisch.
Legierter Stahl 4140. Der legierte Stahl 4140 zeichnet sich durch gute Festigkeit und Zähigkeit aus und eignet sich für viele industrielle Anwendungen, wird jedoch nicht zum Schweißen empfohlen.
Legierter Stahl 4340. Legierter Stahl 4340 lässt sich wärmebehandeln und erreicht dadurch hohe Festigkeit und Härte bei gleichzeitig guter Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und Dauerfestigkeit. Diese Legierung ist schweißbar.
Werkzeugstähle
Werkzeugstähle sind Metalllegierungen mit außergewöhnlich hoher Härte, Steifigkeit, Abriebfestigkeit und Wärmebeständigkeit. Sie werden verwendet, um Fertigungswerkzeuge (daher der Name) wie Matrizen, Stempel und Formen herzustellen. Um ihre guten mechanischen Eigenschaften zu erreichen, müssen sie einer Wärmebehandlung unterzogen werden.
Materialeigenschaften: Typische Dichte 7.8 g/cm3 , Typische Härte: 45-65 HRC.
Werkzeugstahl D2. Werkzeugstahl D2 ist eine verschleißfeste Legierung, die ihre Härte bis zu einer Temperatur von 425 °C beibehält. Er wird häufig zur Herstellung von Schneidwerkzeugen und Matrizen verwendet.
Werkzeugstahl A2. Werkzeugstahl A2 ist ein lufthärtender Allzweck-Werkzeugstahl mit guter Zähigkeit und ausgezeichneter Dimensionsstabilität bei erhöhten Temperaturen. Er wird häufig zur Herstellung von Spritzgussformen verwendet.
Werkzeugstahl O1. Werkzeugstahl O1 ist eine ölgehärtete Legierung mit einer hohen Härte von 65 HRC. Er wird häufig für Messer und Schneidwerkzeuge verwendet.
Messing
Messing ist eine Metalllegierung mit guter Bearbeitbarkeit und ausgezeichneter elektrischer Leitfähigkeit. Es wird häufig in der Architektur verwendet, um aus ästhetischen Gründen Teile mit einem goldenen Aussehen zu schaffen. Gängige Messingsorten sind C35300 und C36000.
Materialeigenschaften: Typische Dichte 8.4-8.7 g/cm3, nicht magnetisch.
Messing C35300. Messing C35300 zeichnet sich durch hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit aus.
Messing C36000 . Messing C36000 zeichnet sich durch hohe Zugfestigkeit und natürliche Korrosionsbeständigkeit aus. Es gehört zu den am besten bearbeitbaren Werkstoffen und wird daher häufig für Anwendungen mit hohem Durchsatz eingesetzt.
Titanlegierungen
Titan ist außerdem biokompatibel und eignet sich für die Herstellung medizinischer Geräte wie künstliche Knochen. Titan kann geschweißt, passiviert und eloxiert werden, um den Schutz zu erhöhen und das Aussehen zu verbessern.
Materialeigenschaften: Typische Dichte 4.5–4.51 g/cm³, nicht magnetisch
Titan ist nicht besonders poliert und ein schlechter elektrischer Leiter, aber ein guter Wärmeleiter.
Ingenieure sollten sich auch der Herausforderungen der CNC-Bearbeitung von Titan bewusst sein, da die Bearbeitung schwierig ist und ein spezielles Schneidwerkzeug erfordert.
Magnesium
Magnesium ist das leichteste Metall, das häufig für die Präzisions-CNC-Bearbeitung verwendet wird. Das spezifische Gewicht von Magnesium beträgt etwa 2/3 von Aluminium und 1/4 von Eisen.
Materialeigenschaften: Typische Dichte 1.8 g/cm³, nicht magnetisch
Magnesium hat eine hervorragende Bearbeitbarkeit, Festigkeit und Robustheit, wodurch es in zahlreichen Industriezweigen weit verbreitet ist. Wenn Sie möchten, dass Ihre kundenspezifischen Teile eine Kombination aus geringem Gewicht, hoher Festigkeit, hoher Steifigkeit, guter Wärmeableitung, größerer Schlagbelastbarkeit als Aluminiumlegierungen und Korrosionsbeständigkeit aufweisen, dann sind Magnesiumlegierungen sehr gute Optionen. Teile aus Magnesiumlegierungen, die häufig in Fahrzeugen mit neuer Energie, in der Pharmazie und Chemie, in der Luft- und Raumfahrtindustrie, in 3C-Produkten, Robotern und anderen Bereichen eingesetzt werden.
Magnesiumlegierung ist ein aktives Metall, das in der Luft chemische Reaktionen hervorrufen kann und leicht zu oxidieren ist. Um die Lebensdauer des Teils zu verbessern, ist normalerweise eine professionelle Oberflächenbehandlung erforderlich, z. B. Mikrolichtbogenoxidation, Galvanisierung, Lackierung, Pulverbeschichtung, Passivierung usw., um die Praktikabilität zu maximieren.
Die Lagerung von Magnesiumlegierungen muss bei niedriger Temperatur abgedichtet sein, und Feuerlöscher vom Typ D und Sandhaufen sollten der Brandbekämpfung vorbehalten sein. Im CNC-Bearbeitungsprozess darf die Geschwindigkeit nicht zu hoch sein; Andernfalls kann es während des Bearbeitungsprozesses zu einem Brand kommen. Außerdem müssen Sie eine spezielle Schneidflüssigkeit aus einer Magnesiumlegierung verwenden.
Inconel
Inconel ist eine Hochtemperaturlegierung, die in den letzten Jahren aufgrund ihrer vielen besonderen Eigenschaften an Popularität gewonnen hat. Inconel-Teile eignen sich für Umgebungen, die Wasserkorrosion oder Oxidation ausgesetzt sein können. Es ist auch ideal für Umgebungen, in denen Teile extremem Druck und Hitze ausgesetzt sein können.
Zusätzlich zu den oben genannten Materialien gibt es mehrere Materialien, die mit Präzisions-CNC-Bearbeitungsprozessen kompatibel sind. Wie Hartmetall, Wolfram, Palladium, Invar, Nickel, Niob, Stahllegierungen, Beryllium, Kobalt, Iridium und Molybdän. Nach Betrachtung des Anwendungsbereichs des Sonderteils ist es entscheidend, aus mehreren Optionen das richtige Material auszuwählen, da es den Erfolg des CNC-Bearbeitungsprozesses und auch die Kosten bestimmt.
Überblick über häufig verwendete Kunststoffmaterialien in der CNC-Bearbeitung
CNC-Maschinen können den Kunststoff auch schneiden. In den meisten Fällen können die folgenden 7 Kunststoffe aus Kosten-, Elektroisolations- oder anderen Gründen bevorzugt werden. Wenn das endgültige Teil spritzgegossen wird, ist Kunststoff normalerweise ein geeignetes Prototypenmaterial.
ABS
Materialeigenschaften: Typische Dichte 1.00-1.05 g/cm³
ABS ist eines der am häufigsten verwendeten thermoplastischen Materialien mit guten mechanischen Eigenschaften, ausgezeichneter Schlagzähigkeit, hoher Hitzebeständigkeit und guter Bearbeitbarkeit. Und weit verbreitet in der Spritzguss-Massenproduktion.
Kunststoffbälle
Materialeigenschaften: Typische Dichte 1.14 g/cm³.
Nylon ist auch als Polyamid (PA) bekannt und ist ein Thermoplast, der aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften, seiner guten Schlagzähigkeit und seiner hohen Chemikalien- und Abriebbeständigkeit häufig für technische Anwendungen verwendet wird. Es ist jedoch anfällig für Wasser- und Feuchtigkeitsaufnahme. Nylon 6 und Nylon 66 sind häufig verwendete Sorten in der CNC-Bearbeitung.
Polycarbonate
Materialeigenschaften: Typische Dichte 1.20-1.22 g/cm3.
Polycarbonat ist ein Thermoplast mit hoher Zähigkeit, guter Bearbeitbarkeit und ausgezeichneter Schlagzähigkeit (besser als ABS). Es kann gefärbt werden, ist aber normalerweise optisch transparent, wodurch es sich ideal für eine Vielzahl von Anwendungen eignet, darunter Fluidikgeräte oder Automobilverglasung.
POM (Delrin)
Materialeigenschaften: Typische Dichte 1.40-1.42 g/cm3.
POM ist allgemein unter dem Handelsnamen Delrin bekannt und ist ein technischer Thermoplast mit der besten Bearbeitbarkeit unter den Kunststoffen. POM (Delrin) ist oft die beste Wahl bei der CNC-Bearbeitung von Kunststoffteilen, die hohe Präzision, hohe Steifigkeit, geringe Reibung, hervorragende Dimensionsstabilität bei erhöhten Temperaturen und sehr geringe Wasseraufnahme erfordern.
PTFE (Teflon)
Materialeigenschaften: Typische Dichte 2.2 g/cm³.
PTFE ist allgemein als Teflon bekannt und ist ein technischer Thermoplast mit ausgezeichneter chemischer und thermischer Beständigkeit und dem niedrigsten Reibungskoeffizienten aller bekannten Feststoffe. PTFE (Teflon) ist einer der wenigen Kunststoffe, der Betriebstemperaturen über 200 °C standhält und ein hervorragender elektrischer Isolator ist.
HDPE
Materialeigenschaften: Typische Dichte 0.93-0.97 g/cm3.
Polyethylen hoher Dichte (HDPE) ist ein Thermoplast mit einem hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, hoher Schlagzähigkeit und guter Witterungsbeständigkeit. HDPE ist ein leichter Thermoplast, geeignet für den Außenbereich und Rohrleitungen.
PEEK
Materialeigenschaften: Typische Dichte 1.32 g/cm³.
PEEK ist ein technischer Hochleistungsthermoplast mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften, thermischer Stabilität über einen sehr weiten Temperaturbereich und ausgezeichneter Beständigkeit gegenüber den meisten Chemikalien. PEEK wird aufgrund seines hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses häufig als Ersatz für Metallteile verwendet. Es sind auch medizinische Qualitäten erhältlich, wodurch PEEK auch für biomedizinische Anwendungen geeignet ist.
Andere CNC-Bearbeitungsmaterialien
Darüber hinaus werden in der CNC-Bearbeitung auch häufig verwendete Metalle und Kunststoffe, Holz und Schaumstoffe verwendet, jedoch normalerweise nicht als bevorzugtes Material.
Holz. Bei Holz ist die Auswahl meist begrenzt, es gibt nur Hartholz, Sperrholz, Weichholz usw.
Hartschaum. Hartschaum bietet die höchste Wärmedämmung. Er ist bei Temperaturen von -100 °C bis 200 °C einsetzbar. Dank seines hohen Wärmedurchgangskoeffizienten (R-Wert) eignet er sich besonders für Fußböden, Wände und andere Bauteile, die Feuchtigkeit standhalten müssen.
Modellierschaum. Modellierschaum lässt sich in nahezu jede Form bringen. Aufgrund seiner Flexibilität dient er häufig als Modell für Gussformen, findet aber auch in Bauteilen wie Dichtungen Verwendung. Modellierschaum enthält Polyisocyanurat, das dicht und beständig gegen extreme Temperaturen ist.
Phenolharze. Wenn Sie militärische Spezifikationen wie MIL-I-24768 erfüllen müssen, können Phenolharze diese Anforderungen erfüllen. Es stehen verschiedene Typen zur Auswahl, darunter CE, LE, G10, G10/FR4, G9, G11 und G7. Jeder Typ hat seine spezifischen Vorteile. Beispielsweise bietet das feine Gewebe von Phenolharz-Leinen gute mechanische Eigenschaften, Dimensionsstabilität und eine bessere Oberflächengüte für bearbeitete Bauteile als CE-Material. Phenolharz-Leinen wird jedoch nicht für die elektrische Primärisolierung empfohlen. LE-Phenolharze erfüllen die Anforderungen von Mil-I-24768/13 FBE, während CE-Phenolharze die Anforderungen von Mil-I-24768/14 FBG erfüllen.
Zusammenfassung
Welches CNC-Bearbeitungsmaterial Sie letztendlich für Ihre Teile verwenden, hängt von dem Projekt ab, das Sie erstellen. Wir erstellen eine Zusammenfassung, die als kurze Anleitung zur Auswahl von CNC-Bearbeitungsmaterialien verwendet werden kann.
Gehen Sie nicht davon aus, dass Metalle Ihre beste Option sind. Nichtmetallische Materialien sind beliebt geworden, weil sie leicht und dennoch langlebig sind – wie Schaumstoff, den Sie in verschiedene Formen formen können. Auch Nichtmetalle behalten beim Schneiden kleine Details bei. Wenn Ihr Projekt wie eines aussieht, das von der Verwendung von Nichtmetallen profitieren könnte, können viele Optionen Ihrem Endprodukt zugute kommen.
Aluminium 6061 ist das gebräuchlichste Metallmaterial für die CNC-Bearbeitung zu den niedrigsten Kosten.
POM (Delrin) ist aufgrund seiner hervorragenden Zerspanbarkeit der wirtschaftlichste CNC-Kunststoff.
Wenn Teile mit hoher Festigkeit, Härte oder hoher Temperaturbeständigkeit angefordert werden, werden Legierungen bevorzugt.
ABS ist die ideale Option für Leichtbauanwendungen, CNC-bearbeitete ABS-Teile werden häufig als Prototypen vor der Massenproduktion im Spritzgussverfahren verwendet.
Dies ist keine vollständige Liste von CNC-Bearbeitungsmaterialien, und die CNC-Bearbeitung ist ein vielseitiger Herstellungsprozess, der eine gründliche Bewertung der Projektanforderungen erfordert, um das am besten geeignete Material für das Teil auszuwählen. Dennoch bleibt es eine Herausforderung, das ideale Gleichgewicht zwischen Kosten, Qualität und Zeit zu erreichen.
DDPROTOTYPE ist seit über 20 Jahren auf Rapid Prototyping Manufacturing & Massenproduktion spezialisiert. Bis heute haben wir über 40 leitende Ingenieure mit einer Reihe von Technologien, die professionelle Lösungen anbieten können. Über 50 Arten von Oberflächenveredelungsoptionen, über 60+ zertifizierte Materialien aus Metall/Kunststoff können unterschiedliche Rapid-Prototyping-Anforderungen abdecken.
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