Blog zu Werkstoffen für die CNC-Bearbeitung

Bei der CNC-Bearbeitung beeinflusst die Werkstoffhärte die Schnittkräfte, den Werkzeugverschleiß, die Wärmeentwicklung, die möglichen Schnittgeschwindigkeiten und Vorschubgeschwindigkeiten, die Oberflächengüte sowie die Maßgenauigkeit. Die Bearbeitung härterer Werkstoffe erfordert in der Regel eine steifere Werkstückspannung, geeignete Werkzeuge und eine strengere Prozesskontrolle, was häufig zu längeren Bearbeitungszyklen und höheren Kosten führt. Die Zerspanbarkeit eines Werkstoffs wird jedoch nicht allein durch die Härte bestimmt; Faktoren wie Kaltverfestigung, Wärmeleitfähigkeit, Duktilität, Mikrostruktur und der Zustand nach der Wärmebehandlung beeinflussen das Verhalten eines Werkstoffs während des Zerspanungsprozesses.

Dieser Artikel gibt einen Überblick über die praktischen Unterschiede zwischen den Werkstoffnormen AISI, ASTM, EN und ISO und erläutert, warum diese nicht als austauschbar betrachtet werden sollten. Während sich AISI in erster Linie mit der Bezeichnung von Stahlsorten befasst, legen ASTM und EN detaillierte technische Anforderungen fest, und ISO stellt internationale Normen bereit, die Werkstoffe, Produkte, Prüfverfahren und Prozesse abdecken.

Für Auftraggeber von CNC-Bearbeitungsdienstleistungen empfiehlt dieser Artikel, nicht nur die Materialgüte selbst zu berücksichtigen, sondern auch weitere Faktoren. Insbesondere wenn ein Lieferant die Verwendung einer “gleichwertigen” Güte vorschlägt, sollte der Auftraggeber die geltenden Produktnormen, den Materialzustand, die Zertifizierungsanforderungen sowie Unterlagen wie Materialprüfberichte (MTRs) oder Materialzertifikate überprüfen.

Dieser Artikel befasst sich mit häufigen Fehlern und Lösungen bei der Materialauswahl und betont, dass Entscheidungen nicht ausschließlich auf dem Einkaufspreis basieren sollten. Stattdessen muss eine umfassende Bewertung Faktoren wie die tatsächliche Betriebsumgebung, spezifische Materialgüten, Bearbeitbarkeit, Maßhaltigkeit, Materialverträglichkeit, Ermüdungs- und Alterungseigenschaften, die Dynamik der Lieferkette sowie Zertifizierungsunterlagen berücksichtigen. Der Artikel plädiert dafür, die Werkstoffbewertung frühzeitig in die Konstruktions- und Produktionsprozesse zu integrieren – und zwar durch einen kooperativen Ansatz, an dem die Teams aus den Bereichen Entwicklung, Fertigung, Qualitätssicherung und Beschaffung beteiligt sind; diese Strategie trägt dazu bei, Risiken in Bezug auf Verarbeitungskosten, Qualität, Liefertermine und Produktversagen zu minimieren. Xtmade unterstützt Kunden bei der Werkstoffbewertung, indem es Aspekte wie technische Überprüfungen, die Überprüfung der Werkstoffsorte, die Bearbeitbarkeit, Toleranzen, Oberflächenbehandlungen, die Beschaffung und die Herstellbarkeit berücksichtigt.

Schwer zerspanbare Metalle – wie Titanlegierungen, Nickelbasislegierungen, gehärtete Stähle, bestimmte Edelstähle, Wolfram und Molybdän – weisen hervorragende mechanische, thermische und korrosionsbeständige Eigenschaften auf, stellen jedoch bei der CNC-Bearbeitung zahlreiche Herausforderungen dar. Ihre hohe Festigkeit, hohe Härte, geringe Wärmeleitfähigkeit, Neigung zur Kaltverfestigung und ihr hoher Schnittwiderstand führen häufig zu beschleunigtem Werkzeugverschleiß, Wärmeentwicklung, Vibrationen, Schwierigkeiten beim Spanabtransport, Problemen mit der Oberflächenqualität und Maßabweichungen. Die Bearbeitung wird noch schwieriger, wenn es um dünne Wände, tiefe Hohlräume, winzige innere Strukturen, tiefe Bohrungen, komplexe 3D-Oberflächen und hochpräzise Geometrien geht.

Leicht zerspanbare Metalle – wie Aluminium, Messing, Automatenstahl, 1018-Stahl, Edelstahl 303 und Kupfer – zeichnen sich durch hervorragende Zerspanungseigenschaften aus und eignen sich daher ideal für die effiziente CNC-Fertigung. Dieser Artikel gibt einen Überblick über die Zerspanbarkeit, gängige CNC-Verfahren, Produktionsvorteile, Anwendungsbereiche und DFM-Aspekte (Design for Manufacturability) dieser Werkstoffe.

Es bietet einen Überblick über CNC-Metallwerkstoffe und behandelt dabei Werkstoffarten und -eigenschaften, Bearbeitungsverfahren, CNC-Anlagen, industrielle Anwendungen, die Werkstoffauswahl sowie die Qualitätskontrolle während des gesamten Prozesses vom Rohmaterial bis zum fertigen Bauteil.

Dieser Artikel beschreibt, wie man geeignete Werkstoffe für die CNC-Bearbeitung auf der Grundlage der Anforderungen an das Bauteil und unter Berücksichtigung fertigungstechnischer Aspekte auswählt. Er behandelt wichtige Faktoren wie mechanische Eigenschaften, Betriebstemperatur, Korrosionsbeständigkeit, Zerspanbarkeit, Maßhaltigkeit, Oberflächengüte, Gewicht, Materialverfügbarkeit und Gesamtkosten. Darüber hinaus bietet der Artikel einen schrittweisen Auswahlprozess, anwendungsbezogene Empfehlungen, eine vergleichende Materialanalyse, häufige Fallstricke sowie eine praktische Checkliste, um Herstellern dabei zu helfen, Werkstoffe auszuwählen, die ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Leistung, Fertigungsfähigkeit und Kosten bieten.