Materialen voor CNC-bewerking: soorten, eigenschappen, toepassingen en selectiegids

Het materiaal dat u kiest voor een CNC-gefreesd onderdeel kan van invloed zijn op vrijwel elk aspect van het eindproduct, van de sterkte en het gewicht tot de bewerkbaarheid, de oppervlakteafwerking, de nauwkeurigheid en de kosten. Met zoveel beschikbare opties kan de keuze tussen aluminium, roestvrij staal, staal, messing, koper, titanium, kunststoffen en andere materialen een uitdaging vormen, vooral bij op maat gemaakte onderdelen met specifieke prestatie-eisen.

Welke materialen kan een CNC-machine dan precies bewerken, en hoe weet u welk materiaal geschikt is voor uw toepassing? In deze gids bespreken we de meest gangbare materialen voor CNC-bewerking, waaronder metalen en kunststoffen, en gaan we in op hun eigenschappen, voordelen, toepassingen en aandachtspunten bij de bewerking. We leggen ook uit hoe u een geschikt materiaal kunt kiezen op basis van de eisen aan het onderdeel, de bedrijfsomstandigheden, de prestaties en het budget, zodat u een beter onderbouwde beslissing kunt nemen bij het inkopen van op maat gemaakte CNC-bewerkte onderdelen.

Wat zijn materialen voor CNC-bewerking?

CNC-bewerkingsmaterialen zijn de grondstoffen die met behulp van CNC-bewerkingsprocessen tot onderdelen kunnen worden gevormd. Een CNC-machine verwijdert materiaal van een massief werkstuk met computergestuurde snijgereedschappen om de vereiste geometrie, afmetingen, toleranties en oppervlakteafwerking te verkrijgen.

Het scala aan materialen dat geschikt is voor CNC-bewerking is breed. Metalen die voor CNC-bewerking worden gebruikt, zijn onder meer aluminium, roestvrij staal, koolstofstaal en gelegeerd staal, messing, koper, titanium en nikkellegeringen, terwijl ook kunststoffen zoals ABS, nylon, POM, PEEK en PTFE vaak worden bewerkt. Elk materiaal gedraagt zich anders tijdens het verspanen en heeft andere eigenschappen voor het afgewerkte onderdeel.

De materiaalkeuze is daarom een belangrijk onderdeel van CNC-bewerking. Eigenschappen zoals hardheid, sterkte, taaiheid, dichtheid, warmtegeleiding, corrosiebestendigheid en bewerkbaarheid kunnen zowel het productieproces als de prestaties van het afgewerkte onderdeel beïnvloeden. Voor precisie-CNC-bewerking en maatwerktoepassingen moet het materiaal bovendien compatibel zijn met de vereiste toleranties, oppervlakteafwerking, bedrijfsomgeving en productie-eisen.

In de volgende paragrafen wordt ingegaan op de belangrijkste soorten materialen voor CNC-bewerking en waarom elk materiaal geschikt is voor verschillende toepassingen.

Soorten materialen voor CNC-bewerking

Er zijn verschillende soorten materialen voor CNC-bewerking.Materialen voor CNC-bewerking kunnen worden ingedeeld op basis van hun samenstelling en materiaaleigenschappen. De twee belangrijkste categorieën die worden gebruikt voor CNC-bewerkte onderdelen zijn metalen CNC-materialen en kunststof CNC-materialen, terwijl composietmaterialen en andere speciale materialen worden ingezet voor meer gespecialiseerde toepassingen. Deze lijst met CNC-materialen omvat de meest gangbare materiaalcategorieën die worden gebruikt voor maatwerk en precisiebewerking.

Metaal voor CNC-bewerking

Metaalmaterialen worden op grote schaal gebruikt voor onderdelen die sterkte, stijfheid, slijtvastheid, maatvastheid of weerstand tegen zware bedrijfsomstandigheden vereisen. Veelgebruikte materiaalgroepen zijn onder meer aluminiumlegeringen, roestvrij staal, koolstofstaal en gelegeerd staal, koperlegeringen, titaniumlegeringen en legeringen op nikkelbasis.

Verschillende metaalsoorten kunnen zich tijdens de bewerking en tijdens het gebruik heel verschillend gedragen. Zo kunnen twee aluminiumlegeringen bijvoorbeeld een verschillende sterkte en bewerkbaarheid hebben, terwijl verschillende roestvrijstaalsoorten verschillende niveaus van corrosiebestendigheid en verspaningsprestaties kunnen bieden.

CNC-kunststofmaterialen

Er wordt vaak voor kunststoffen gekozen wanneer een laag gewicht, elektrische isolatie, chemische bestendigheid, lage wrijving of specifieke maatvoeringseisen belangrijker zijn dan de sterkte en stijfheid die doorgaans met metalen worden geassocieerd.

Tot de technische kunststoffen die voor CNC-bewerking worden gebruikt, behoren thermoplasten met verschillende niveaus van sterkte, temperatuurbestendigheid, chemische bestendigheid en bewerkbaarheid. Vanwege hun relatief lage warmtegeleidbaarheid en stijfheid moet er ook zorgvuldig rekening worden gehouden met de bewerkingsomstandigheden.

Samengestelde en speciale materialen

Composietmaterialen en speciale materialen worden gebruikt wanneer een onderdeel een specifieke combinatie van eigenschappen vereist die conventionele metalen of kunststoffen niet kunnen bieden. Composietmaterialen op basis van koolstofvezel en glasvezel bieden bijvoorbeeld een hoge sterkte-gewichtsverhouding, terwijl bepaalde hoogwaardige materialen zijn ontworpen voor extreme temperaturen, chemische of mechanische omstandigheden.

De keuze tussen deze materiaalcategorieën hangt af van de eisen die aan het uiteindelijke onderdeel worden gesteld. Bij het selecteren van materialen voor CNC-bewerking op maat moet rekening worden gehouden met de afweging tussen prestaties, bewerkbaarheid, toepassingsvereisten en kosten, en niet alleen met het materiaaltype op zich.

Welke materialen kan een CNC-machine snijden?

CNC-machines kunnen een breed scala aan materialen bewerken, waarbij metalen en technische kunststoffen tot de meest gebruikte materialen behoren. Welk materiaal kan worden bewerkt, hangt af van de eigenschappen ervan, de geometrie van het onderdeel en de beschikbare gereedschappen en bewerkingsmogelijkheden.

Metaal voor CNC-bewerking

Veelgebruikte metalen voor CNC-bewerking zijn onder meer:

• Aluminium – licht van gewicht, corrosiebestendig en uitstekend bewerkbaar
• Roestvrij staal – sterk, duurzaam en corrosiebestendig
• Koolstofstaal en gelegeerd staal – geschikt voor toepassingen waarbij sterkte en slijtvastheid vereist zijn
• Messing – gemakkelijk te bewerken en veel gebruikt voor mechanische en elektrische onderdelen
• Koper – uitstekende elektrische en thermische geleidbaarheid
• Titanium – hoge sterkte-gewichtsverhouding en uitstekende corrosiebestendigheid
• Nikkellegeringen – geschikt voor toepassingen bij hoge temperaturen en veeleisende omstandigheden
• Gereedschapsstaal – hoge hardheid en slijtvastheid

CNC-kunststofmaterialen

Veelgebruikte kunststofmaterialen voor CNC-bewerking zijn onder meer:

• ABS
• Nylon
• POM (Delrin)
• PEEK
• PTFE
• Polycarbonaat
• UHMW-PE

Samengestelde en speciale CNC-materialen

CNC-bewerking kan ook worden toegepast op bepaalde composiet- en speciale materialen, zoals koolstofvezel- en glasvezelcomposieten. Deze materialen bieden vaak een hoge sterkte of een laag gewicht, maar hun structuur kan specifieke gereedschappen en bewerkingsstrategieën vereisen.

Of een materiaal geschikt is, hangt niet alleen af van de vraag of een CNC-machine het kan verspanen. De hardheid, taaiheid, thermische eigenschappen, spaandervorming, verharding door verspaning en de vereiste geometrie van het onderdeel kunnen allemaal van invloed zijn op de verspaningsprestaties. Daarom moet bij de materiaalkeuze rekening worden gehouden met zowel de functionele als de productietechnische eisen van het onderdeel.

Materiaaleigenschappen bij CNC-bewerking

Materiaaleigenschappen zijn van invloed op zowel het gedrag van een werkstuk tijdens de bewerking als de prestaties van het afgewerkte onderdeel. De belangrijkste eigenschappen waarmee rekening moet worden gehouden, zijn onder meer:

• Hardheid: Heeft invloed op de snijkracht, de slijtage van het gereedschap en de slijtvastheid.
• Kracht: Bepaalt de belastingen die een afgewerkt onderdeel kan weerstaan.
• Taaiheid: Geeft aan dat het materiaal bestand is tegen stoten en breuken.
• Ductiliteit: Heeft invloed op de vorming van spaanders, bramen en vervorming tijdens de bewerking.
• Dichtheid: Bepaalt het gewicht van onderdelen en is van belang voor lichtgewicht ontwerpen.
• Warmtegeleidingsvermogen: Heeft invloed op de warmteoverdracht tijdens de bewerking.
• Corrosiebestendigheid: Bepaalt de geschiktheid voor vocht, chemicaliën en corrosieve omgevingen.
• Temperatuurbestendigheid: Belangrijk voor onderdelen die worden blootgesteld aan hoge of lage temperaturen.
• Bewerkbaarheid: Dit heeft invloed op de snijprestaties, de standtijd, de oppervlakteafwerking, de bewerkingstijd en de kosten.

Het juiste materiaal voor CNC-bewerking moet de vereiste combinatie van mechanische eigenschappen, weerstand tegen omgevingsinvloeden en bewerkbaarheid bieden voor het afgewerkte onderdeel.

Hoe kies je het juiste materiaal voor CNC-bewerking?

Bij het kiezen van het juiste materiaal voor CNC-bewerking moet je in de eerste plaats uitgaan van de eisen die aan het eindproduct worden gesteld, en niet alleen van het bewerkingsproces zelf. Houd rekening met de volgende factoren:

1. Aanvraag van een onderdeel

Bepaal hoe en waar het onderdeel zal worden gebruikt, met inbegrip van de belasting, de bedrijfsomgeving en de levensduur.

2. Mechanische vereisten

Houd rekening met sterkte, hardheid, taaiheid, slijtvastheid en andere eigenschappen die voor de toepassing vereist zijn.

3. Omgevingsomstandigheden

Temperatuur, vocht, chemicaliën, corrosie en blootstelling aan weersinvloeden kunnen allemaal van invloed zijn op de materiaalkeuze.

4. Gewicht

Voor toepassingen waarbij het gewicht een belangrijke rol speelt, kunnen materialen zoals aluminium, titanium of technische kunststoffen de voorkeur genieten boven staal.

5. Bewerkbaarheid

Materialen die beter te bewerken zijn, zorgen doorgaans voor kortere bewerkingstijden, een langere levensduur van het gereedschap en een consistentere oppervlaktekwaliteit.

6. Oppervlakteafwerking en nabewerking

Ga na of het materiaal geschikt is voor de gewenste afwerking, zoals anodiseren, passiveren, galvaniseren, lakken of warmtebehandeling.

7. Kosten en beschikbaarheid

De materiaalprijs, de beschikbaarheid, de afmetingen van het materiaal, de moeilijkheidsgraad van de bewerking en het productievolume kunnen allemaal van invloed zijn op de totale kosten.

Voor CNC-bewerking op maat is het beste materiaal het materiaal dat de vereiste prestaties levert, maar tegelijkertijd praktisch te bewerken is en economisch geschikt is voor het project.

Hoe de materialen voor CNC-bewerking van invloed zijn op het productieproces

De materiaalkeuze voor een CNC-gefreesd onderdeel kan van invloed zijn op de bewerkingsefficiëntie, de gereedschapskeuze, de nauwkeurigheid, de oppervlakteafwerking en de totale productiekosten. Materialen met verschillende hardheid, taaiheid, thermische eigenschappen en bewerkbaarheid vereisen verschillende bewerkingsvoorwaarden.

• Bewerkingstijd: Bij materialen die moeilijker te bewerken zijn, zijn mogelijk lagere snijsnelheden en extra bewerkingstijd nodig.
• Slijtage van gereedschap: Harde of schurende materialen kunnen de slijtage van het gereedschap vergroten en vereisen het gebruik van geschikt gereedschap.
• Oppervlakteafwerking: Materiaaleigenschappen kunnen van invloed zijn op de haalbare oppervlaktekwaliteit en de afwerkingsvereisten.
• Maatnauwkeurigheid: Thermische uitzetting, vervorming en materiaalstabiliteit kunnen van invloed zijn op de maatvastheid.
• Productiekosten: De materiaalprijs, de bewerkingstijd, het gereedschapsverbruik en het materiaalafval kunnen allemaal van invloed zijn op de uiteindelijke kosten.

Voor CNC-bewerking op maat, door deze factoren in hun onderlinge samenhang te bekijken, kan een evenwicht worden gevonden tussen de prestaties van het materiaal enerzijds en de bewerkingsefficiëntie, kwaliteit en kosten anderzijds.

Materialen voor CNC-bewerking per toepassing

Verschillende sectoren stellen verschillende eisen aan sterkte, gewicht, corrosiebestendigheid, temperatuurbestendigheid en andere materiaaleigenschappen. Daarom is de meest geschikte Materialen voor CNC-bewerking kan variëren, afhankelijk van de toepassing.

Lucht- en ruimtevaart

Aluminium, titanium, roestvrij staal en nikkellegeringen worden vaak overwogen voor onderdelen in de lucht- en ruimtevaart die een hoge sterkte, een laag gewicht, corrosiebestendigheid of temperatuurbestendigheid vereisen.

Automobielindustrie

Aluminium, staal, roestvrij staal, messing, koper en technische kunststoffen worden gebruikt voor diverse auto-onderdelen, afhankelijk van de structurele, mechanische en milieutechnische eisen die daaraan worden gesteld.

Medisch

Roestvrij staal, titanium, PEEK en andere technische kunststoffen worden vaak gekozen voor onderdelen die corrosiebestendigheid, sterkte, biocompatibiliteit of chemische bestendigheid vereisen.

Robotica

Aluminium, staal, roestvrij staal en technische kunststoffen kunnen worden gebruikt voor robotonderdelen waarbij gewicht, stijfheid, slijtvastheid en maatnauwkeurigheid van belang zijn.

Elektronica

Aluminium, koper, messing en kunststoffen worden vaak gebruikt voor behuizingen, connectoren, warmtegevoelige onderdelen en andere elektronische toepassingen.

Industriële apparatuur

Staal, roestvrij staal, aluminium, messing en speciale legeringen worden gebruikt voor industriële onderdelen die worden blootgesteld aan mechanische belastingen, slijtage, chemicaliën of zware bedrijfsomstandigheden.

Welk materiaal het meest geschikt is, hangt uiteindelijk af van het specifieke onderdeel en de eisen waaraan het tijdens het gebruik moet voldoen. Een materiaal dat in de ene sector veel wordt gebruikt, is niet per se de beste keuze voor elke toepassing.

Specificaties en normen voor materialen voor CNC-bewerking

Bij het kiezen van een materiaal voor CNC-bewerking gaat het om meer dan alleen het vaststellen van een algemene materiaalsoort. De specifieke kwaliteit, hardheid, toestand en de toepasselijke norm kunnen van invloed zijn op de eigenschappen van het materiaal, de bewerkbaarheid en de geschiktheid voor het uiteindelijke onderdeel.

Materiaalklassen

Materiaalklassen geven de specifieke samenstelling en prestatiekenmerken binnen een materiaalgroep aan. Zo hebben bijvoorbeeld de aluminiumsoorten 6061-T6 en 7075-T6 verschillende sterkte- en toepassingskenmerken, terwijl de roestvrijstaalsoorten 303, 304 en 316 verschillende combinaties van bewerkbaarheid en corrosiebestendigheid bieden.

Materiaalnormen

Veelgebruikte normen en classificatiesystemen zijn onder meer:

• ASTM – Materiaalspecificaties en testnormen
• AISI – Aanduidingen voor staal en legeringen
• ISO – Internationale normen voor materialen en productie
• UNS – Uniform nummeringssysteem voor het identificeren van legeringen

Materiaalcertificering

Voor op maat gemaakte en precisieonderdelen kunnen klanten documentatie nodig hebben waaruit blijkt dat het geleverde materiaal voldoet aan de gespecificeerde kwaliteit en eisen. Afhankelijk van het project kan dit onder meer bestaan uit materiaalcertificaten, informatie over de smeltpartij of het lot, en de traceerbaarheid van het materiaal.

Wanneer u een CNC-bewerking op maat aanvraagt, helpt het vermelden van de exacte materiaalkwaliteit en -toestand ervoor te zorgen dat het gekozen materiaal voldoet aan de vereiste prestatie- en productiespecificaties.

CNC-bewerkingsmaterialen voor verschillende bewerkingsprocessen

Verschillende CNC-bewerkingsprocessen kunnen uiteenlopende eisen stellen aan het werkstuk en kunnen verschillende gereedschappen en bewerkingsstrategieën vereisen. Hoewel veel materialen met meerdere methoden kunnen worden bewerkt, hangt de meest geschikte optie af van de materiaaleigenschappen, de geometrie van het onderdeel, de toleranties en de bewerkingsvereisten.

Materialen voor CNC-frezen

Met CNC-frezen kan een breed scala aan metalen, kunststoffen en speciale materialen worden bewerkt. Aluminium, roestvrij staal, staal, messing, titanium en technische kunststoffen worden vaak gebruikt voor gefreesde onderdelen.

Materialen voor CNC-draaien

CNC-draaien wordt vaak toegepast voor cilindrische onderdelen van materialen zoals aluminium, roestvrij staal, staal, messing, koper, titanium en technische kunststoffen.

Materialen voor CNC-bewerking in Zwitserland

Zwitserse CNC-bewerking is geschikt voor kleine, slanke en uiterst nauwkeurige onderdelen. Afhankelijk van de afmetingen, geometrie en eisen van het onderdeel kunnen aluminium, messing, roestvrij staal, titanium en technische kunststoffen worden bewerkt.

Materialen voor 5-assige CNC-bewerking

Bij 5-assige CNC-bewerking kunnen veel van dezelfde materiaalsoorten worden verwerkt als bij conventioneel frezen. De materiaalkeuze hangt voornamelijk af van de mechanische eigenschappen, de geometrie, de toleranties en de toepassingsvereisten van het onderdeel.

Materiaalkeuze op maat voor CNC-bewerking

Het kiezen van het juiste materiaal is een belangrijke stap bij de productie van betrouwbare en functionele onderdelen. Bij Xtmade werken we met een breed scala aan metalen, kunststoffen en speciale materialen voor CNC-bewerking op maat. Ons team kan uw specificaties voor onderdelen beoordelen en u helpen bij het bepalen van een geschikt materiaal op basis van de toepassing van het onderdeel, de prestatie-eisen, de toleranties, de hoeveelheid en de productiebehoeften.

Of u nu een prototype of productiecomponenten nodig hebt, u kunt uw tekening of 3D-CAD-bestand aanleveren, samen met de gewenste materiaalkwaliteit en specificaties. Wij zullen het project beoordelen en een passende productieoplossing voorstellen op basis van uw eisen.

Veelgestelde vragen over materialen voor CNC-bewerking