Welche Arten von Werkstoffen können mit CNC-Maschinen bearbeitet werden?

CNC-Bearbeitung kann zur Herstellung von Bauteilen und Produkten aus einer Vielzahl von Werkstoffen eingesetzt werden, darunter Metalle, Kunststoffe, Verbundwerkstoffe und Spezialwerkstoffe. Die Wahl des für die CNC-Bearbeitung ausgewählten Werkstoffs beeinflusst die Zerspanungsleistung, den Werkzeugverschleiß, die erreichbaren Toleranzen, die Oberflächengüte, die Produktionseffizienz sowie die Eigenschaften des Endprodukts.

Welche Materialien lassen sich mit CNC-Maschinen bearbeiten? Zu den gängigen Materialien zählen Aluminium, Stahl, Edelstahl, Messing, Kupfer, Titan, technische Kunststoffe, Kohlefaserverbundwerkstoffe und andere CNC-bearbeitbare Materialien. Jedes Material verhält sich beim Fräsen, Drehen, Bohren und bei anderen CNC-Verfahren anders.

Dieser Leitfaden behandelt die wichtigsten Werkstoffe für die CNC-Bearbeitung, von häufig verwendeten Metallen und Kunststoffen bis hin zu Verbundwerkstoffen und spezielleren Optionen. Einen umfassenderen Überblick über Werkstoffeigenschaften, Anwendungsbereiche und Auswahlkriterien finden Sie in unserem Leitfaden zu Werkstoffen für die CNC-Bearbeitung.

Welche Werkstoffe lassen sich CNC-bearbeiten?

CNC-Maschinen können Werkstoffe bearbeiten, die sich durch kontrollierte Zerspanungsvorgänge effektiv formen lassen. Der tatsächliche Anwendungsbereich hängt von der CNC-Ausrüstung, dem Bearbeitungsverfahren, den Schneidwerkzeugen, den Werkstoffeigenschaften und den gewünschten Ergebnissen ab.

Zu den am häufigsten verwendeten Werkstoffen in der CNC-Bearbeitung gehören:

• Metalle: Aluminium, Stahl, Edelstahl, Messing, Kupfer, Titan, Bronze, Magnesium und Nickellegierungen
• Kunststoffe: ABS, POM, Nylon, Polycarbonat, PEEK, PTFE, PVC, Acryl und andere technische Kunststoffe
• Verbundwerkstoffe: Kohlefaser, Glasfaser, G10, FR4 und andere verstärkte Werkstoffe
• Spezialwerkstoffe: Werkzeugstahl, gehärteter Stahl, Hochtemperaturlegierungen und andere schwer zerspanbare Werkstoffe

Unter diesen Optionen sind Metalle und technische Kunststoffe besonders verbreitet, da sie ein breites Spektrum an mechanischen, thermischen, elektrischen und chemischen Anforderungen abdecken.

Werkstoffe für die CNC-Bearbeitung von Metallen

Metalle gehören zu den am häufigsten verwendeten Werkstoffen in der CNC-Bearbeitung, da sie eine breite Palette an Eigenschaften wie Festigkeit, Härte, Langlebigkeit, Bearbeitbarkeit und Maßhaltigkeit bieten. Je nach den Anforderungen der Anwendung und des Bearbeitungsprozesses können verschiedene Metallgüten ausgewählt werden.

Aluminium

Aluminium gehört aufgrund seiner geringen Dichte, seines guten Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses, seiner Korrosionsbeständigkeit und seiner hervorragenden Zerspanbarkeit zu den am häufigsten bearbeiteten Metallen. Es lässt sich durch Fräsen, Drehen, Bohren und andere CNC-Verfahren effizient bearbeiten.

Zu den gängigen Sorten gehören 6061, 6063 und 7075.

Stahl

Stahl zeichnet sich durch hohe Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit in einer Vielzahl von Güteklassen aus. Kohlenstoffstähle und legierte Stähle werden üblicherweise für Anwendungen in der Industrie, im Automobilbau, im Maschinenbau und im Hochbau bearbeitet.

Zu den gängigen Stahlsorten gehören 1018, 1045 und 4140.

Edelstahl

Edelstahl vereint mechanische Festigkeit mit Korrosionsbeständigkeit. Er eignet sich für Anwendungen, die Feuchtigkeit, Chemikalien, Reinigungsprozessen oder anspruchsvollen Betriebsbedingungen ausgesetzt sind.

Zu den gängigen Sorten zählen 303, 304, 316 und 17-4 PH.

Messing

Messing ist bekannt für seine hervorragende Bearbeitbarkeit, gute Korrosionsbeständigkeit und elektrische Leitfähigkeit. Dank seiner relativ guten Zerspanbarkeit eignet es sich für die Präzisionsbearbeitung sowie für Anwendungen im Bereich von Armaturen, elektrischen Bauteilen und Beschlägen.

Kupfer

Kupfer zeichnet sich durch eine hervorragende elektrische und thermische Leitfähigkeit aus. Es wird häufig für elektrische und thermische Anwendungen eingesetzt, obwohl seine Duktilität und die Neigung zur Gratbildung das Bearbeitungsverhalten beeinträchtigen können.

Titan

Titan zeichnet sich durch hohe Festigkeit bei relativ geringem Gewicht sowie hervorragende Korrosionsbeständigkeit aus. Aufgrund seiner geringen Wärmeleitfähigkeit und der Neigung, Wärme im Schnittbereich zu speichern, ist die Bearbeitung von Titan jedoch anspruchsvoller als die von Aluminium oder Messing.

Bronze

Bronze zeichnet sich durch gute Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und geringe Reibung aus. Sie wird häufig dort eingesetzt, wo Gleitkontakt, Langlebigkeit oder Beständigkeit gegen wiederholten Verschleiß erforderlich sind.

Magnesium

Magnesiumlegierungen zeichnen sich durch eine sehr geringe Dichte und eine gute Bearbeitbarkeit aus. Sie kommen für Anwendungen in Frage, bei denen die Gewichtsreduzierung eine wesentliche Konstruktionsanforderung darstellt.

Nickellegierungen

Legierungen auf Nickelbasis behalten ihre Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit auch unter anspruchsvollen Bedingungen, einschließlich erhöhter Temperaturen, bei. Aufgrund ihrer hohen Festigkeit und ihrer Kaltverfestigungseigenschaften lassen sie sich unter Umständen schwerer bearbeiten.

Eine detailliertere Übersicht über Metallgüten, Eigenschaften und Anwendungsbereiche finden Sie unter Werkstoffe für die CNC-Bearbeitung von Metallen.

Kunststoffe für die CNC-Bearbeitung

Kunststoffe für die CNC-Bearbeitung finden breite Anwendung, wenn geringes Gewicht, Korrosionsbeständigkeit, elektrische Isolierung, geringe Reibung oder bestimmte chemische und thermische Eigenschaften erforderlich sind. Im Vergleich zu Metallen weisen Kunststoffe im Allgemeinen eine geringere Dichte und Härte auf, doch technische Kunststoffe können bei speziellen Anwendungen hervorragende Leistungen erbringen.

ABS

ABS ist ein vielseitiger technischer Kunststoff mit guter Schlagzähigkeit, Formstabilität und Bearbeitbarkeit. Er wird häufig für Prototypen, Gehäuse, Einfassungen und allgemeine Anwendungen eingesetzt.

POM (Delrin)

POM zeichnet sich durch gute Dimensionsstabilität, geringe Reibung, Verschleißfestigkeit und gute Bearbeitbarkeit aus. Es eignet sich besonders für mechanische Anwendungen mit beweglichen oder gleitenden Oberflächen.

Nylon

Nylon vereint Festigkeit, Verschleißfestigkeit und eine relativ geringe Reibung. Es wird häufig für mechanische Anwendungen eingesetzt, bei denen wiederholte Bewegungen und Berührungen auftreten.

Polycarbonat (PC)

Polycarbonat zeichnet sich durch hohe Schlagfestigkeit und gute Formstabilität aus. Es eignet sich für Anwendungen, bei denen Zähigkeit wichtiger ist als Härte.

PEEK

PEEK ist ein Hochleistungskunststoff mit hervorragender Temperaturbeständigkeit, Chemikalienbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und mechanischer Festigkeit. Er wird für anspruchsvolle Anwendungen eingesetzt, bei denen herkömmliche Kunststoffe möglicherweise keine ausreichende Leistungsfähigkeit bieten.

PTFE

PTFE zeichnet sich durch extrem geringe Reibung und hervorragende chemische Beständigkeit aus. Es wird häufig für Gleitanwendungen und in Umgebungen mit aggressiven Chemikalien eingesetzt.

PVC

PVC bietet eine gute chemische Beständigkeit und elektrische Isolierung. Es lässt sich per CNC-Bearbeitung für verschiedene industrielle und allgemeine Anwendungen verarbeiten.

PMMA (Acryl)

PMMA wird wegen seiner optischen Klarheit, seiner Witterungsbeständigkeit und seiner guten Bearbeitbarkeit geschätzt. Es wird häufig gewählt, wenn Transparenz gefragt ist.

HDPE

HDPE ist leicht, chemikalienbeständig und relativ einfach zu bearbeiten. Es eignet sich für Anwendungen, bei denen eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme und Chemikalienbeständigkeit erforderlich sind.

Polypropylen (PP)

Polypropylen zeichnet sich durch eine geringe Dichte, eine gute chemische Beständigkeit und eine gute Ermüdungsfestigkeit aus. Es eignet sich für Leichtbauanwendungen und Bauteile, die wiederholten Biegebelastungen ausgesetzt sind.

UHMW-PE

UHMW-PE zeichnet sich durch hervorragende Abriebfestigkeit, geringe Reibung und hohe Schlagfestigkeit aus. Es wird häufig für Anwendungen in Betracht gezogen, bei denen es zu kontinuierlicher Gleitbewegung oder Verschleiß kommt.

Einen ausführlicheren Vergleich von Kunststoffen für die CNC-Bearbeitung finden Sie unter Kunststoffe für die CNC-Bearbeitung.

CNC-Bearbeitung von Verbundwerkstoffen

Verbundwerkstoffe bestehen aus zwei oder mehr Materialien, die kombiniert werden, um bestimmte Leistungseigenschaften zu erzielen. In der CNC-Bearbeitung werden Verbundwerkstoffe häufig aufgrund ihres geringen Gewichts, ihrer hohen Steifigkeit, ihres guten Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses, ihrer elektrischen Isolierfähigkeit oder ihrer Formstabilität ausgewählt.

Kohlefaserverbundwerkstoffe

Kohlefaserverbundwerkstoffe zeichnen sich durch hohe Steifigkeit und Festigkeit bei relativ geringem Gewicht aus. Sie kommen häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Robotik, bei Sportgeräten und in anderen gewichtskritischen Anwendungsbereichen zum Einsatz.

Glasfaser

Glasfaserverstärkte Werkstoffe zeichnen sich durch gute Festigkeit, Formstabilität, Korrosionsbeständigkeit und elektrische Isolierfähigkeit aus. Sie finden im Bauwesen, in der Industrie und in der Elektrotechnik Anwendung.

G10 und FR4

G10 und FR4 sind glasfaserverstärkte Epoxidlaminate mit guter mechanischer Festigkeit, Formstabilität und elektrischer Isolierung. Durch CNC-Bearbeitung lassen sich in diesen Werkstoffen Bohrungen, Schlitze, Aussparungen und andere präzise Strukturen herstellen.

Sonstige verstärkte Verbundwerkstoffe

Auch andere Verbundwerkstoffe können CNC-bearbeitet werden, sofern ihre Struktur und ihre Eigenschaften mit dem gewählten Verfahren vereinbar sind. Bei der Werkzeugauswahl und der Festlegung der Bearbeitungsparameter müssen die im Werkstoff enthaltenen Verstärkungsfasern oder Füllstoffe berücksichtigt werden.

Spezialwerkstoffe für die CNC-Bearbeitung

Für manche Anwendungen werden Werkstoffe benötigt, deren Eigenschaften über die von herkömmlichen Metallen und Kunststoffen hinausgehen. Diese Spezialwerkstoffe für die CNC-Bearbeitung können aufgrund ihrer extremen Härte, ihrer Hochtemperaturbeständigkeit, ihrer Verschleißfestigkeit oder ihrer Eignung für anspruchsvolle chemische Umgebungen ausgewählt werden.

Werkzeugstahl

Werkzeugstähle zeichnen sich durch hohe Härte, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit aus. Sie werden häufig für anspruchsvolle industrielle Anwendungen eingesetzt, bei denen die Langlebigkeit von entscheidender Bedeutung ist.

Gehärteter Stahl

Gehärtete Stähle weisen im Vergleich zu ihrem unbehandelten Zustand eine höhere Härte und Verschleißfestigkeit auf. Ihre Zerspanbarkeit hängt von der jeweiligen Güteklasse, dem Härtegrad, der Geometrie und dem Bearbeitungsverfahren ab.

Hochtemperaturlegierungen

Hochtemperaturlegierungen sind so konzipiert, dass sie auch bei erhöhten Temperaturen ihre Festigkeit und Stabilität behalten. Sie können in anspruchsvollen Umgebungen eingesetzt werden, erfordern jedoch in der Regel eine sorgfältige Steuerung der Werkzeug- und Bearbeitungsparameter.

Sonstige schwer zu bearbeitende Werkstoffe

Bestimmte hochfeste Legierungen und verstärkte Werkstoffe können hohe Schnittkräfte, Wärmeentwicklung oder Werkzeugverschleiß verursachen. Für diese schwer zerspanbaren Werkstoffe sind unter Umständen spezielle Zerspanungswerkzeuge, Kühlverfahren und Bearbeitungsstrategien erforderlich.

Wie sich Werkstoffeigenschaften auf die CNC-Bearbeitung auswirken

Verschiedene CNC-bearbeitbare Werkstoffe reagieren unterschiedlich auf Schnittkräfte, Wärme und Werkzeuge. Das Verständnis dieser Unterschiede ist wichtig, um gleichbleibende Maße und Oberflächenqualität zu erzielen.

Härte

Harte Werkstoffe erfordern in der Regel höhere Schnittkräfte und können den Werkzeugverschleiß beschleunigen. Für gehärtete Stähle und bestimmte Hochleistungslegierungen sind daher unter Umständen spezielle Werkzeuge und Bearbeitungsstrategien erforderlich.

Bearbeitbarkeit

Die Zerspanbarkeit beschreibt, wie leicht sich ein Werkstoff bearbeiten lässt, ohne dass dabei die Werkzeugstandzeit, die Oberflächenqualität und die Produktionseffizienz beeinträchtigt werden. Aluminium und Messing weisen im Allgemeinen eine gute Zerspanbarkeit auf, während Titan und gehärtete Werkstoffe größere Herausforderungen darstellen können.

Wärmeleitfähigkeit

Werkstoffe mit geringer Wärmeleitfähigkeit neigen dazu, in der Nähe der Schnittzone mehr Wärme zu speichern. Dies kann sich auf die Schnittbedingungen, die Standzeit des Werkzeugs und die Maßhaltigkeit auswirken.

Duktilität

Hochduktile Werkstoffe können lange Späne erzeugen und erfordern unter Umständen geeignete Strategien zur Spanführung. Die Duktilität des Werkstoffs kann sich zudem auf die Gratbildung und die Oberflächenqualität auswirken.

Maßhaltigkeit

Wärmeausdehnung, innere Spannungen, Feuchtigkeitsaufnahme und andere Materialeigenschaften können die Maßgenauigkeit beeinflussen. Diese Faktoren gewinnen insbesondere bei der Bearbeitung dünner Wandstärken oder von Bauteilen mit engen Toleranzen an Bedeutung.

So wählen Sie ein Material für die CNC-Bearbeitung aus

Die Auswahl zwischen verschiedenen Werkstoffen für die CNC-Bearbeitung erfordert mehr als nur einen Vergleich der Werkstoffpreise. Der Werkstoff sollte die funktionalen Anforderungen des Endprodukts erfüllen und gleichzeitig gut bearbeitbar sein.

Bedenken Sie Folgendes:

• Stärke: Erforderliche Tragfähigkeit und mechanische Eigenschaften
• Gewicht: Ob eine geringe Dichte oder ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht wichtig ist
• Temperatur: Voraussichtliche Betriebs- und Verarbeitungstemperaturen
• Korrosionsbeständigkeit: Einwirkung von Feuchtigkeit, Chemikalien oder korrosiven Umgebungen
• Verschleißfestigkeit: Reibung, Abrieb und wiederholter Kontakt
• Bearbeitbarkeit: Zerspanungsleistung, Werkzeugverschleiß und Bearbeitungseffizienz
• Oberflächenbeschaffenheit: Vorgeschriebene optische und funktionale Oberflächeneigenschaften
• Formstabilität: Zu erwartendes Verhalten während und nach der Bearbeitung
• Kosten und Verfügbarkeit: Materialpreis, Verfügbarkeit der Güteklassen und Produktionsanforderungen

Das am besten geeignete Material ist daher dasjenige, das die erforderliche Leistungsfähigkeit bietet, ohne unnötige Schwierigkeiten bei der Bearbeitung oder zusätzliche Kosten zu verursachen.

Vergleich von Werkstoffen für die CNC-Bearbeitung

Die folgende Tabelle bietet einen allgemeinen Vergleich häufig verwendeter Werkstoffe für die CNC-Bearbeitung.

Material	Materialart	Gewicht	Stärke	Bearbeitbarkeit	Wesentlicher Vorteil
Aluminium	Metall	Niedrig	Mittel–Hoch	Ausgezeichnet	Leicht und einfach zu bearbeiten
Stahl	Metall	Mittel–Hoch	Hoch	Gut	Festigkeit und Verschleißfestigkeit
Edelstahl	Metall	Mittel–Hoch	Hoch	Mäßig	Korrosionsbeständigkeit
Messing	Metall	Mittel	Mittel	Ausgezeichnet	Hervorragende Bearbeitbarkeit
Kupfer	Metall	Mittel	Mittel	Mäßig	Elektrische und thermische Leitfähigkeit
Titan	Metall	Niedrig	Sehr hoch	Schwierig	Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
ABS	Kunststoff	Sehr niedrig	Mittel	Ausgezeichnet	Schlagfestigkeit
POM	Kunststoff	Sehr niedrig	Mittel	Ausgezeichnet	Geringe Reibung und Formstabilität
Nylon	Kunststoff	Sehr niedrig	Mittel	Gut	Zähigkeit und Verschleißfestigkeit
PEEK	Kunststoff	Sehr niedrig	Hoch	Mäßig	Hochleistungseigenschaften
Kohlefaserverbundwerkstoff	Verbundwerkstoff	Sehr niedrig	Hoch	Mäßig	Hohes Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht

Da die Materialeigenschaften je nach Güteklasse variieren können, sollte dieser Vergleich lediglich als allgemeine Orientierungshilfe dienen und nicht als Ersatz für güteklassenspezifische Daten herangezogen werden.

Häufig gestellte Fragen

Fazit

Bei der CNC-Bearbeitung kann eine breite Palette von Werkstoffen verarbeitet werden, darunter Metalle, Kunststoffe, Verbundwerkstoffe und Spezialwerkstoffe. Aluminium, Stahl, Edelstahl, Messing, Kupfer, Titan, technische Kunststoffe und verstärkte Verbundwerkstoffe gehören zu den zahlreichen Optionen, die für unterschiedliche Fertigungsanforderungen zur Verfügung stehen.

Das Wissen darüber, welche Werkstoffe CNC-bearbeitet werden können, hilft dabei, die Auswahl vor der Produktion einzugrenzen. Der letztendlich gewählte Werkstoff sollte die erforderlichen mechanischen und umwelttechnischen Eigenschaften aufweisen und gleichzeitig eine angemessene Bearbeitbarkeit, Verfügbarkeit und Kosten für die beabsichtigte Anwendung bieten.