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Um es für Sie etwas zu vereinfachen, haben wir eine Kurzreferenztabelle vorbereitet, die Ihnen dabei helfen soll, die Materialoptionen auf Grundlage realistischer Design- Anforderungen einzugrenzen. Im Folgenden finden Sie sechs praktische Tipps, die Ingenieuren und Entwicklern dabei helfen sollen, das richtige CNC-Material sicher und effizient auszuwählen.
Kurzreferenz: Welches Material zu verwenden ist (und warum)
Die Tabelle zeigt Ihnen die häufigsten CNC-Bearbeitungsszenarien und stellt ihnen die empfohlenen Materialien gegenüber. Diese Tabelle dient jedoch damit nur als Ausgangspunkt, und nicht als endgültige Antwort. Für die besten Resultate ist die Prototypenfertigung immer noch unerlässlich.
| Anwendungsfall | Empfohlenes Material | Warum |
| Hohes Festigkeit-zu-Gewicht Verhältnis | Aluminium 7075, Titan | Hervorragendes Leistungsgewicht |
| Günstige Prototypenfertigung | Delrin (POM), Aluminium 6061 | Erschwinglich, leicht zu bearbeiten |
| Exzellente Oberflächengüte | Messing, Aluminium, Acryl | Gut zu polieren, minimale Nachbearbeitung |
| Verschleißfest | Nylon, PEEK, gehärteter Stahl | Gut für bewegliche Teile und Kontaktflächen |
| Korrosionsbeständig | Edelstahl 316, Titan | Exzellente Beständigkeit gegenüber Rost, raue Umweltbedingungen und Chemikalien |
| Enge Toleranzen / Geringe Ausdehnung | Edelstahl, Acetal (Delrin), Aluminium | Stabil unter Temperaturen und Feuchtigkeit; ideal für Wellen und Haltevorrichtungen oder präzise zu fertigende Gehäuse |
| Schneller Turnaround / Hohe Verfügbarkeit | Aluminium 6061, Edelstahl 304, POM | Standardmaterial, weit verbreitet |
| Hohe Hitzebeständigkeit | PEEK, PPS, PEI | Behält Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen bei; Ideal für Lagerbuchsen und thermische Isolatoren |
| Chemikalienbeständig | PEEK, PTFE, PVDF | Chemikalienbeständig bei Erhalt der Bearbeitbarkeit; genutzt in Teilen zum Umgang mit Flüssigkeiten |
| UV-stabil (Außenanwendungen) | PEEK, UV-stabilisiertes Polycarbonat | Behält mechanische Eigenschaften im Sonnenlicht bei |
| Schlagfest | Polycarbonat, ABS | Widersteht Stößen, ohne Reißen oder Brechen |
| Elektrische Leitfähigkeit | Kupfer, Silber, PTFE | Kupfer/Silber für leitfähige Teile; PTFE zur Isolierung |
Tipp 1: Beginnen Sie mit der Endanwendung
Wählen Sie das CNC-Material anhand der funktionellen Erfordernisse Ihres Teils aus, nicht nur anhand der Kosten oder Verfügbarkeit. Bevor Sie eine Entscheidung treffen, fragen Sie sich: Muss dieses Teil mechanischer Belastung oder Stößen und Schlägen standhalten? Wird dieses Teil bei hohen Temperaturen eingesetzt? Wird das Teil Chemikalien, UV-Strahlung oder Feuchtigkeit ausgesetzt?
Wägen Sie die Kosten ab, sobald die funktionellen Erfordernisse erfüllt sind. Falls ein eloxiertes Aluminium ebenso die Anforderungen erfüllt, so wählen Sie es statt einer teureren Variante aus Edelstahl.
Tipp 2: Denken Sie an Vorlaufzeiten und Verfügbarkeiten
Die Vorlaufzeit ist ein entscheidender Faktor in jedem Produktionsprozess und wird zum Großteil durch die Materialbeschaffung bestimmt.
Tipp 3: Nutzung von Prototypen, um Ihre Optionen zu Prüfen
Die CNC-Bearbeitung ermöglicht eine schnelle Iteration im Rahmen der Nutzung verschiedener Materialien, was es Ihnen erlaubt, Geometrien, Passformen sowie die grundlegende Funktionalität zu überprüfen, bevor Sie sich für ein Material für die endgültige Produktion entscheiden.
Tipp 4: Die Maschinelle Bearbeitbarkeit ans Budget anpassen
Die maschinelle Bearbeitbarkeit beeinflusst die Lebensdauer eines Werkzeugs, und somit die Gesamtkosten der Teile. Vermeiden Sie deshalb unbedingt Materialien, die unnötigerweise schwer zu bearbeiten sind. So verfügt Titan zum Beispiel über zusätzliche Festigkeit, ist aber dementsprechend auch eine Herausforderung in der Bearbeitung, was die Produktionskosten aufgrund der schnelleren Werkzeugabnutzung erhöht.
Materialien wie Aluminium geben Hitze effektiv ab, erlauben eine schnellere maschinelle Bearbeitung, während Edelstahl und Titan langsamere Vorschubgeschwindigkeiten erfordern, um die entstehende Wärme zu managen, was aber die Fertigungszeit verlängert und somit die Kosten steigert.
Tipp 5: Vermeiden Sie Overengineering – Balancieren Sie Kosten und Leistung aus
Um die entstehenden Kosten, aber auch die Abfälle unter Kontrolle zu halten, wählen Sie Materialien, die für die gewünschte Anwendung stabil genug sind, nicht die Stabilsten, die verfügbar sind. Das sogenannte Overengineering treibt die Produktionskosten als auch die Materialvergeudung in die Höhe. Darüber hinaus empfiehlt sich über das Design for Manufacturability (also die Entwicklung zur Herstellbarkeit hin) zusätzlich noch Elemente wie Hinterschnitte, scharfe Innenecken oder schwer zugängliche Bereiche zu vermeiden, die ansonsten spezielle (teurere) Werkzeuge erfordern. Der Einsatz großzügiger Innenradien kann zudem die maschinelle Bearbeitung vereinfachen und somit das Risiko teurer Anpassung reduzieren.
Tipp 6: Achten Sie im Vorhinein auf die Erforderliche Oberflächengüte
Die Materialauswahl beeinflusst ganz direkt die Möglichkeiten der Nachbearbeitungsverfahren (Eloxieren, Polieren, Lackieren) sowie deren Ansprüche. Nicht alle Materialien können mit der gleichen Oberflächengüte produziert werden, oder später darauf gebracht werden. Manche Dinge lassen sich gut polieren, andere hingegen nicht. Passen Sie deshalb unbedingt auch Ihre ästhetischen Erwartungen an die Möglichkeiten des Materials an. Zum Beispiel:
- Ein spiegelnd poliertes Messing erreicht normalerweise 0,2 bis 0,4 µm Ra, während ein vibrationspoliertes 6061-T6-Aluminium durchschnittlich 1,0 bis 1,2 µm Ra erreicht.
- Eine höhere Rauigkeit wiederum führt zu einer besseren Absorption und Retention der Beschichtung, indem die Beschichtungssubstanz in den mikroskopischen Rillen eingeschlossen wird.
- Nutzen Sie glasgefüllte Kunststoffe für mehr Stabilität, aber vermeiden Sie sie, wenn eine hohe ästhetische Oberflächengüte erforderlich ist. Darüber hinaus sind manche Materialien, wie Acryl, spröde und hitzeempfindlich.
Prototypenfertigung, Prüfung, Iterieren
Optimieren Sie Projekte aus der CNC-Bearbeitung bezüglich Effizienz und Haltbarkeit im Hinblick auf ihre Funktion, die maschinelle Bearbeitbarkeit, die Kosten, die Erwartung an die Oberflächengüte sowie materialspezifische Kompromisse. Nutzen Sie also immer Prototypen, planen Sie die Oberflächenveredelung und wägen Sie zudem auch die Effekte auf die Umwelt ab, bevor Sie sich endgültig für ein Material entscheiden.
Möchten Sie weitere Einblicke in die Best Practices der CNC-Bearbeitung und den Materialien? Schauen Sie sich unseren Leitfaden für die CNC-Materialauswahl an, um die erforderlichen Materialien für Ihr CNC-Bearbeitungsprojekt zu finden.
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