CNC-Bearbeitung (Computer Numerical Control) ist ein vielseitiges, hochpräzises traditionelles Fertigungsverfahren, das sich ideal für mittlere bis große Produktionsserien komplexer Teile eignet. CNC-Bearbeitung ist eine Fertigungstechnik zum Abtragen von Material. Es verwendet scharfe Schneidwerkzeuge, die in einer Vielzahl von Formen und Größen erhältlich sind und von einem Computer präzise gesteuert werden. Mit Rapid Prototyping von CNC-Maschinenkönnen Hersteller schnell Prototypen und langlebige Teile für spezifische Anwendungen herstellen.

Die Materialauswahl ist ein unglaublich wichtiger Teil jedes Herstellungsprozesses, aber Ingenieure und Produktteams müssen besonders sorgfältig sein, wenn es um die Auswahl von Materialien für die CNC-Bearbeitung geht. Da dieser Prozess mit einer Vielzahl von Materialien kompatibel ist – von Metall über Glasfaser bis hin zu Holz – ist es leicht, fälschlicherweise ein Material auszuwählen, das für das Projekt ausreichend, aber nicht das am besten geeignete ist. In diesem Artikel gehen wir auf die wichtigsten Überlegungen zur Materialauswahl für die CNC-Bearbeitung ein und geben einen Überblick über einige gängige Optionen.

Wichtige Überlegungen zur Auswahl von Materialien für die CNC-Bearbeitung

Bevor sich die Produktteams mit den Einzelheiten der Materialauswahl befassen, müssen sie zunächst eine Bestandsaufnahme ihrer Projektanforderungen vornehmen. Beginnen Sie mit diesen vier Fragen:

1. Wie wird das Teil verwendet?

Ingenieure müssen die Endverwendung und den Einsatzort ihres Teils berücksichtigen, da diese Faktoren einen erheblichen Einfluss auf die Materialauswahl haben. Zum Beispiel eignen sich sowohl Edelstahl als auch Kohlenstoffstahl für die CNC-Bearbeitung, aber nur Edelstahl ist von Natur aus korrosionsbeständig. Die Wahl des falschen Stahls würde hier die Langlebigkeit eines Teils beeinträchtigen. FDA, FAA sowie alle branchenspezifischen Vorschriften sollten ebenfalls im Vordergrund stehen.

2. Spielt das Gewicht eine Rolle?

Wenn ein Teil leicht sein muss – eine häufige Anforderung bei der Herstellung von z Automobil- und Luft- und Raumfahrtanwendungen – Es gibt viele Metalloptionen mit niedriger Dichte. Hersteller könnten auch die Verwendung eines Kunststoffs wie ABS in Betracht ziehen, um das Gewicht niedrig zu halten, wenn sie bereit sind, auf Festigkeit zu verzichten.

3. Erfordert das Teil eine hohe Festigkeit oder Hitzebeständigkeit?

Festigkeit kann auf viele verschiedene Arten gemessen werden (Zugfestigkeit, Verschleißfestigkeit usw.), daher sollten Ingenieure bestimmen, welche Art von Festigkeit – und inwieweit sie von Bedeutung ist – für ihren Teil erforderlich ist. Diese Parameter wirken sich auf die Größe des Pools lebensfähiger Materialien aus. Ebenso werden Temperaturanforderungen bestimmte Materialien von vornherein ausschließen. Ingenieure sollten auch darüber nachdenken, ob ihr Teil schwankenden Temperaturen ausgesetzt wird, da sich fast alle Materialien bei Temperaturänderungen ausdehnen oder zusammenziehen.

4. Wie hoch ist das Projektbudget?

Die Materialkosten beeinflussen fast immer die Materialauswahl. Das Ziel der meisten Produktteams ist es, ein Material auszuwählen, das die gewünschten Materialeigenschaften und Leistung maximiert und gleichzeitig die Ausgaben minimiert. Bei der CNC-Bearbeitung spielen die Materialkosten eine besonders große Rolle, da bei diesem Verfahren relativ viel Ausschussmaterial anfällt. Einige Materialien – wie z. B. Spezialmetalle – sind extrem teuer, was sich angesichts des Ausschussmaterialausstoßes erheblich auf die Kosteneffizienz des gesamten Projekts auswirken könnte. Ingenieure sollten ihr Budget sorgfältig prüfen, bevor sie endgültige Entscheidungen treffen.

Welche Materialien können in einer CNC-Maschine verwendet werden?

Eine bessere Frage könnte tatsächlich sein, welche Materialien nicht verwendet werden können. CNC-Maschinen schneiden nahezu jedes erdenkliche Material. Während Sie eine breite Palette von Materialien in einer CNC-Maschine verwenden können, sind die am häufigsten verwendeten Materialien:

Metalle: Wie Aluminium, Messing oder Stahl

Kunststoffe: Wie Acetal (POM), Acryl (PMMA), Polycarbonat (PC) und Polypropylen (PP)

Holz: Wie Hartholz, Sperrholz oder Weichholz

Schaum: Wie Schnitzschaum und Hartschaum, die tendenziell leichter und dennoch haltbar sind.

Da jedes Material – Metall oder Kunststoff – das hart genug für die Bearbeitung ist, für die CNC-Fertigung verwendet werden kann, haben Produktteams die Qual der Wahl. Diese kurze Liste bietet einen schnellen Überblick über einige der gängigsten Metallmaterialien, die heute in der CNC-Fertigung verwendet werden.

• Edelstahl 303 – Vielleicht das Wichtigste, was man über Edelstahl 303 wissen sollte, ist, dass er anderen Edelstählen sehr ähnlich sieht, daher ist es wichtig, das Material zu testen, um sicherzustellen, dass es tatsächlich Edelstahl 303 ist. Andere Edelstahlmaterialien können sehr leicht ruhen, was für Produkte nicht ideal ist. Aufgrund des zur Herstellung des Materials verwendeten Schwefels ist Edelstahl 303 nicht ideal für die Kaltumformung oder Wärmebehandlung. Dieses Material wird am häufigsten für Muttern, Bolzen, Wellen und Zahnräder verwendet.
• Edelstahl 304 – Edelstahl 304, manchmal auch als 18/8 bezeichnet, ist die häufigste Form von Edelstahl. 304 ist sehr zäh, nicht magnetisch, leicht bearbeitbar und in der Regel korrosionsbeständig, wodurch es ideal für Küchenzubehör, Tanks und Rohre in Industrie, Architektur und Automobilindustrie geeignet ist. Es ist in einer Vielzahl von Verbraucher- und Industrieteilen zu findenProdukte. Edelstahl 303 und 304 haben fast die gleiche Metallurgie, 303 hat normalerweise einen geringen Schwefelgehalt, um die Bearbeitung zu unterstützen, und wird normalerweise nur für Rundstangen verwendet. während 304 hauptsächlich für Bleche, Platten und Flachmaterial verwendet wird. Diese beiden Materialien sind effektiv austauschbar.
• Edelstahl 316 – 316 wird oft als Edelstahl in Marinequalität angesehen und ist robust und leicht zu schweißen. Das Material ist sehr korrosionsbeständig und eignet sich daher ideal für Architektur, Schiffsarmaturen, Industrierohre und Automobilzwecke.
• Aluminium 6061 – Dies ist die gebräuchlichste Allzweck-Aluminiumsorte und wird typischerweise für Autoteile, Fahrradrahmen, Sportartikel, Rahmen für RC-Fahrzeuge und mehr verwendet. Ähnlich wie andere Aluminiumlegierungen hat es ein gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und ist von Natur aus beständig gegen atmosphärische Korrosion. Obwohl dieses Material eine hervorragende Bearbeitbarkeit und Bearbeitbarkeit aufweist, kann es teurer sein als andere Metalle. Es funktioniert auch nicht so gut, wenn es Salzwasser oder anderen Chemikalien ausgesetzt ist, was je nach Verwendung des Produkts zu beachten ist.
• Aluminium 7075 – Am oberen Ende der Aluminiumsorten ist 7075 eine der stärksten Aluminiumlegierungen. Im Gegensatz zu 6061 weist Aluminium 7075 aufgrund seiner Festigkeit eine durchschnittliche Verarbeitbarkeit auf, wodurch es schwierig ist, sich in schwierige und komplexe Formen zu biegen. Das Material ist ideal für hochfeste Freizeitgeräte sowie Rahmen in Automobilen und der Luft- und Raumfahrt – Anwendungen, die ein Metall erfordern, das regelmäßiger Beanspruchung ausgesetzt ist. Es sollte jedoch in Fällen vermieden werden, in denen Schweißen erforderlich ist.
• Magnesium AZ31 – Als Legierung aus Aluminium und Zink ist Magnesium AZ31 bis zu 35 Prozent leichter als Aluminium mit gleicher Festigkeit. Dieses Material ist jedoch typischerweise teurer und wird häufig für Flugzeugkomponenten verwendet. Das Material ist zwar leicht zu bearbeiten, hat aber brennbare Eigenschaften. Aufgrund seines geringen Gewichts und seiner hohen Festigkeit wird es auch häufig für Laptoptaschen, Elektrowerkzeuge, Kameragehäuse und andere Anwendungen im Haushalt verwendet.
• Kohlenstoffstahl 1045 – Dieses starke und zähe Material ist eine Baustahlsorte, die oft günstiger ist als rostfreie Stähle. Das Material kann gehärtet und wärmebehandelt werden, wodurch es leicht bearbeitet und geschweißt werden kann. Es wird am häufigsten in industriellen Anwendungen und mechanischen Teilen verwendet, die ein hohes Maß an Zähigkeit und Festigkeit erfordern, wie z. B. für Schrauben und Muttern, Zahnräder, Wellen und Pleuelstangen.
• Titan – Titan ist vielleicht am bekanntesten für seine hohe Festigkeit, sein geringes Gewicht und seine Zähigkeit und lässt sich leicht schweißen und Eloxiert für Schutz und Aussehen. Es lässt sich jedoch nicht gut polieren und ist ein schlechter elektrischer Leiter, obwohl es ein guter Wärmeleiter ist. Dieses Material ist typischerweise teurer als andere Metalle. Es ist in der Erdkruste reichlich vorhanden, aber schwer zu veredeln. Es wird am häufigsten für militärische, Luft- und Raumfahrt-, industrielle und biomedizinische Anwendungen verwendet.
• Messing – Messing findet sich vor allem wegen seines weichen Materials und seiner leichten Bearbeitbarkeit häufig in Sanitärarmaturen, Wohnkultur und Musikinstrumenten. Aufgrund der Hochglanzpolitur von Messing wird es häufig in kosmetischen Anwendungen verwendet und ist ein schönes Material für die Heimdekoration. Es funkelt auch nicht, wenn es mit einem anderen Metall schlägt, was es ideal für den Einsatz in explosionsgefährdeten Umgebungen macht. Automatenmessing hatte in der Vergangenheit Blei hinzugefügt, um die Bearbeitung zu erleichtern, ist aber jetzt ohne Blei zu finden. Marinemessing ist in der Regel viel schwieriger zu bearbeiten als Automatenmessing, lässt sich aber sehr gut polieren. Es ist auch von Natur aus korrosionsbeständig auf See.

Lassen Sie sich bei der Materialauswahl von Experten beraten

Dies ist keine vollständige Liste, aber es ist klar ersichtlich, dass die CNC-Bearbeitung ein äußerst vielseitiger Herstellungsprozess ist, der eine gründliche Bewertung der Projektanforderungen erfordert, um das für das betreffende Teil am besten geeignete Material auszuwählen. Dennoch kann es eine Herausforderung sein, das ideale Gleichgewicht zwischen Kosten, Qualität und Zeit zu erreichen.

Mit einem vertrauenswürdigen On-Demand-Fertigungspartner wie GT wird die Materialauswahl leicht gemacht. Unsere Fertigungsexperten verfügen über jahrelange Erfahrung in der Führung von Produktteams durch den gesamten Produktentwicklungs- und Produktionsprozess, beginnend mit Design und Materialauswahl. Lassen Sie uns gemeinsam etwas Unglaubliches schaffen – kontaktieren Sie uns, um loszulegen.