Leitfaden zur Materialauswahl für die CNC-Bearbeitung

Haben Sie ein Projekt mit einem großartigen Design? Sie haben einen starken Start hingelegt, da die Spezifikationen und der Prototyp bereits fertig sind. Jetzt können Sie mit der Herstellung Ihres Produkts beginnen. Wenn Sie daran interessiert sind, das neue Teil mit einer CNC-Maschine herzustellen, werden Sie von Ihren Ergebnissen nicht enttäuscht sein, insbesondere wenn Sie das richtige Material auswählen.

Die CNC-Bearbeitung ist zu einem Grundnahrungsmittel für eine Vielzahl von Disziplinen geworden, die spezialisierte Teile benötigen, die für ihre Projekte hergestellt werden. CNC-Materialien wurden erweitert, um den Anforderungen von Verbrauchern, Ingenieuren, Auftragnehmern und anderen Bereichen gerecht zu werden, um Lösungen für sehr spezifische Anwendungen zu schaffen. Eine große Auswahl an Materialien zur Auswahl zu haben, ist ein Luxus, aber es kann auch überwältigend und verwirrend sein, wenn Sie Ihre Bedürfnisse nicht analysieren und sich einige Fragen stellen, bevor Sie eine Entscheidung treffen.

Wenn Sie möchten, dass Ihr Projekt effizient abläuft und Produkte hergestellt werden, die perfekt passen, kann Ihnen dieser Materialleitfaden für die CNC-Bearbeitung bei Ihrem Entscheidungsprozess helfen.

Dieser Leitfaden führt Sie durch die folgenden Schritte, damit Sie das ideale CNC-Material für Ihr Projekt auswählen können:

1. Definieren, wie das von Ihnen hergestellte Produkt verwendet wird, damit Sie Ihre Materialentscheidungen auf die Funktionalität des Endergebnisses stützen können
2. Analyse, ob Ihr Produkt im Innenbereich ohne raues Wetter oder im Freien verwendet wird, wo es möglicherweise korrosionsbeständige Eigenschaften benötigt
3. Bestimmung der notwendigen Belastungsbelastung und Maßtoleranz des Materials, damit Sie ein zuverlässiges Produkt basierend auf seiner voraussichtlichen Verwendung erstellen können
4. Überlegen Sie, ob Ihr Teil kompatible Befestigungselemente benötigt oder Verschleißfestigkeitseigenschaften aufweist, sodass es selbst ein Befestigungselement sein kann
5. Kennen Sie die idealen Betriebstemperaturen des Produkts, damit Sie ein Material auswählen können, das den erforderlichen Temperaturänderungen standhält
6. Messen Sie das Gewicht und die Belastbarkeit Ihres Produkts, um das Material auszuwählen, mit dem Ihr Teil ordnungsgemäß funktioniert
7. Berechnung Ihrer Projektkosten, um sicherzustellen, dass Sie für das von Ihnen gewählte Material ein gutes Geschäft machen

Grundlegende Fragen zur Auswahl des richtigen CNC-Materials

Die Wahl der richtigen Materialien für Ihr Teil ist der Unterschied zwischen mittelmäßigen Ergebnissen und optimalen Ergebnissen. Diese wichtigen Fragen sind der beste Ausgangspunkt. Je mehr Sie die CNC-Bearbeitungsmaterialien eingrenzen können, die für Ihr Teil am besten geeignet sind, desto einfacher wird es, ein Material auszuwählen, das Ihren Anforderungen entspricht und kosteneffizient ist. Hier sind einige Dinge, die Sie beachten sollten.

Wie wird das Teil verwendet?

Da sich die CNC-Bearbeitung im Laufe der Jahre erweitert hat, haben sich auch die CNC-Maschinenkomponenten erweitert. Ähnliche Arten von Materialien können für eine Vielzahl von Produkten verwendet werden und zu unterschiedlichen Fähigkeiten führen. Isolierung ist ein gutes Beispiel. Die zur Isolierung eines Alkoholtesters verwendeten Materialien können sich von den Materialien unterscheiden, die eine Kamera isolieren. Sie werden beide für den gleichen Zweck verwendet, aber nicht auf die gleiche Weise oder für die gleiche Art von Ergebnis. Am anderen Ende des Spektrums haben Materialien für Schallschutzwände unterschiedliche Spezifikationen und Verwendungszwecke. Beginnen Sie Ihre Materialsuche, indem Sie die Ergebnisse Ihres Produkts berücksichtigen.

Wird das Teil im Außen- oder Innenbereich verwendet?

Außen- und Innenumgebungen sind sehr unterschiedlich – eine hängt vollständig vom Wetter ab, während die andere normalerweise eine viel kontrolliertere Umgebung ist. In Außenbereichen müssen Sie beispielsweise Feuchtigkeit einplanen. Ihr Material muss in der Lage sein, den Auswirkungen von Korrosion, wie z. B. Rost, zu widerstehen, um seine Integrität im Laufe der Zeit zu bewahren. Hartschaum ist ein hervorragendes Beispiel für ein Material, das Feuchtigkeit und Rost widersteht und gleichzeitig die strukturelle Integrität bewahrt.

Extreme Temperaturen, sowohl hohe als auch niedrige, werden auch bestimmte Materialien als beste Option eliminieren. Möglicherweise müssen Sie auch den Code für FDA-regulierte Spezifikationen erfüllen. Wo Ihre Produkte verwendet oder gelagert werden und wie sie auf Feuchtigkeit und extreme Temperaturänderungen reagieren, wird zu einem Eckpfeiler bei der Entscheidung, welches Material verwendet werden soll.

Wie hoch ist die Belastung des Materials?

Starke Belastungen können dazu führen, dass sich bestimmte Materialien überdehnen oder sogar brechen. Wenn Sie überlegen, welches Material Sie für Ihr Teil verwenden möchten, stellen Sie sicher, dass Sie die Stressbelastung berücksichtigt haben. Wenn Ihr Teil hohen Belastungen ausgesetzt wird, muss das Material, aus dem es besteht, in der Lage sein, Belastungen standzuhalten und Verformungen zu verhindern.

Was ist die Maßtoleranz des Materials?

Wenn Sie CNC-bearbeitete Komponenten in Betracht ziehen, achten Sie genau auf die Maßtoleranz. Maßtoleranzen wirken sich nicht nur auf den Erfolg Ihres Fertigungsprozesses aus, sondern auch auf Ihr Endergebnis, die von Ihnen ausgewählten Teile und Werkzeuge sowie deren Baugruppen und Schneidemethoden.

Sie müssen die für Ihr Teil erforderliche Toleranz kennen. Wenn Sie mit einem alten Teildesign oder einer Skizze arbeiten, ist es eine gute Idee, sicherzustellen, dass die Toleranz angemessen ist. In der Dokumentation können leicht Tippfehler auftreten. Selbst wenn die Informationen korrekt sind, können Sie durch eine Neubewertung der Toleranz Geld sparen, wenn Sie eine Anpassung vornehmen können, um die Toleranz zu lockern und dem Teil dennoch erlauben, sein volles Potenzial auszuschöpfen. Engere Toleranzen sind oft teurer in der Herstellung.

Einige Bearbeitungswerkzeuge verwenden standardmäßig eine Standard-Maßtoleranz, aber wenn Sie keine Toleranz angeben oder feststellen, dass Ihre Zahlen falsch sind, bestellen Sie am Ende ein Teil, das möglicherweise überhaupt nicht passt oder funktioniert. Sie können dies zwar beheben, es wird jedoch mehr Zeit in Anspruch nehmen, das Teil in der Größe zu ändern oder neu zu bestellen, und Sie am Ende mehr kosten, als wenn Sie die richtige Toleranz im Voraus bestimmt hätten. Dieser einfache erste Schritt kann Ihnen helfen, langfristig Geld zu sparen.

Wenn Sie sich nicht sicher sind, was die genaue Toleranz für das benötigte Teil ist, lassen Sie sich von einem CNC-Bearbeitungsunternehmen wie American Micro Industries helfen, anstatt eine Schätzung zu riskieren.

Was ist die erforderliche Befestigung?

Wenn die CNC-bearbeiteten Komponenten, die Sie benötigen, als Befestigungselemente verwendet werden sollen, sollten Sie dies bei der Materialauswahl berücksichtigen. Materialien beeinflussen, wie sicher Verbindungselemente zusammenpassen. Verschiedene Materialien haben unterschiedliche Eigenschaften – zum Beispiel Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Sprödigkeit und Kontaktkorrosion – daher sollten Sie ein Material wählen, das die Eigenschaften widerspiegelt, die Ihre Verbindungselemente haben sollen. Das gebräuchlichste Material für Verbindungselemente ist Stahl, aber Sie können auch hochwertige Verbindungselemente aus anderen Materialien herstellen.

Wenn Sie ein neues Teil zum Befestigen suchen, muss es perfekt passen. Wenn Sie die Art der Befestigung nicht berücksichtigen, wenn Sie sich für ein Material entscheiden, funktioniert Ihr Mechanismus möglicherweise nicht richtig.

Was sind die Betriebstemperaturen?

Berücksichtigen Sie die Betriebstemperatur, der das Teil standhalten muss, wenn es als Teil Ihres Herstellungsprozesses eingesetzt wird. Sie möchten sicher sein, dass der Schmelzpunkt des von Ihnen gewählten Materials niedriger ist als der der Betriebstemperatur. Sie möchten auch sicherstellen, dass das Material Schwankungen der Betriebstemperatur standhält. Während einige der haltbareren Materialien so gebaut sind, dass sie diesen Veränderungen standhalten, zeigen viele im Laufe der Zeit Anzeichen von Verformung, Ausdehnung oder Zusammenbruch. Extreme Temperaturen können sich auch negativ auf die Haltbarkeit einiger Materialien auswirken.

Die Betriebstemperatur ist ebenso wichtig zu wissen, wenn Sie Materialien CNC-bearbeiten, damit Sie sicher sein können, dass die Temperaturen, die sich aus dem Schneiden und Formen des Teils ergeben, es nicht verzerren. Die Verbindung zwischen der Betriebstemperatur und dem von Ihnen verwendeten Material herzustellen, ist für einen erfolgreichen Design- und Produktionslauf von entscheidender Bedeutung.

Hohe Temperaturen und ihre Auswirkungen auf Materialien

Hohe Temperaturen spielen eine entscheidende Rolle bei der Auswahl der zu verwendenden Materialien, da sich viele Materialien unter extremer Hitze verschlechtern. Ein beliebter Kunststoff, der bei hohen Temperaturen an Festigkeit verliert, ist Polyvinylchlorid oder PVC. Obwohl es eine gute Feuerwiderstandsklasse hat, liegt seine Arbeitstemperatur bei etwa 176 °F. Die Stabilität neigt dazu, bei etwa 280 °F verloren zu gehen, was es für einige Projekte ungeeignet macht.

Einige Materialien sind unter diesen Bedingungen mit hoher Hitze widerstandsfähig und langlebig. Beispielsweise hat Polyisocyanurat Eigenschaften, die es nicht schmelzen oder gefrieren lassen. Der duroplastische Kunststoff wird zunächst als zähflüssiges Material verarbeitet, wodurch sich mehrere Formen bilden lassen. Nach dem Aushärten wird es starr und außerordentlich stabil. Wenn Sie sich fragen, welche Materialien Sie in einer CNC-Maschine verwenden können, um das benötigte Teil herzustellen, denken Sie daran, wie das Material mit hohen Temperaturen umgeht.

Was sind die Gewichts- und Belastungsfähigkeit?

Je nachdem, was Sie mit Ihren CNC-bearbeiteten Komponenten machen möchten, sollten Sie das Gewicht Ihrer Materialien berücksichtigen. Größer ist nicht immer besser und weniger bedeutet nicht immer mehr – besonders wenn es um die Kosten geht.

Schwere Materialien nehmen viel Stress auf. Für Projekte, die eine übermäßige Tragfähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen hohe Belastungen erfordern, können Sie schwere Materialien in Betracht ziehen. Wenn Sie jedoch an gewichtssensiblen Projekten arbeiten, möchten Sie möglicherweise schwere Materialien vermeiden.

Leichte Materialien sind beliebt für gewichtsempfindliche Projekte. Sie sind zwar nicht so schwer wie schwere Materialien, aber dennoch langlebig und in der Lage, eine beträchtliche Menge an Belastung aufzunehmen. Leider sind sie nicht sehr kostengünstig, da sie normalerweise nicht alle für Ihr Projekt gewünschten wesentlichen Merkmale enthalten. Leichte Materialien sind ideal für eine Reihe von Produkten, aber wenn die Kosten ein wichtiger Faktor sind, passen sie möglicherweise nicht gut.

Die Wahl zwischen schweren und leichten Materialien ist nur ein Grund, warum es wichtig ist, die wichtigsten Eigenschaften für Ihr CNC-bearbeitetes Teil zu priorisieren. Auf diese Weise können Sie angeben, welche Elemente für Ihr Teil entscheidend sind, damit es ordnungsgemäß funktioniert, Materialien eliminieren, die diese Standards nicht erfüllen, und dann die Kosten vergleichen.

Stärke bedeutet nicht unbedingt, wie viel Gewicht ein Objekt aushalten kann. Es gibt weitere Komponenten, die möglicherweise untersucht werden müssen, wie zum Beispiel:

• Zugfestigkeit: Widerstandsfähigkeit eines Objekts gegen Bruch unter Spannung.
• Ausdauerkraft: Die gesamte Stressabsorptionskapazität eines Objekts.
• Verschleißfestigkeit: Die Fähigkeit eines Objekts, mit Reibung umzugehen oder selbstschmierend zu sein. Ein gutes Beispiel hierfür ist Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht oder UHMW. Es ist ein ähnliches Produkt wie Teflon®, aber abriebfester.
• Härte: Die Fähigkeit eines Objekts, punktuellen Oberflächenbelastungen standzuhalten. Die Härte wird normalerweise mit einer Brinell- oder Rockwell-Härtezahl angegeben.

Wie hoch sind die Gesamtprojektkosten?

Die teuersten Materialien sind in der Regel hochfeste Leichtbaumaterialien. Die beste Methode zur Auswahl einer kostengünstigen Komponente ist die Auswahl einer Komponente, die Ihrem Festigkeitsprofil, Ihren Temperaturbeschränkungen und Ihren Anpassungsanforderungen entspricht. Je wichtigere Anforderungen oder Einschränkungen Sie für Ihre Materialien haben, desto einfacher wird es, sich auf diese Schlüsselelemente zu konzentrieren.

Wenn Sie eine Branche finden, die kostenlose Angebote und kein Minimum für Ihre Materialien bereitstellt, können Sie die Kosten sofort senken. Sobald Sie Ihre Details eingegrenzt haben, können Sie sich für ein kostengünstigeres Material entscheiden, das die meisten Ihrer Anforderungen erfüllt.

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 große Auswahl an Materialien in einer CNC-Maschine verwenden können, sind die am häufigsten verwendeten Materialien:

• Metalle: Zum Beispiel aus Aluminium, Messing oder Stahl
• Kunststoffe: Wie Acetal (POM), Acryl (PMMA), Polycarbonat (PC) und Polypropylen (PP)
• Holz: Zum Beispiel Hartholz, Sperrholz oder Weichholz 
• Schaum: Zum Beispiel Schnitzschaum und Hartschaum, die tendenziell leichter und dennoch haltbarer sind.

Welche Art von Material sollten Sie ausprobieren?

Welche Art von Material sollten Sie ausprobieren?

Nachdem Sie alle oben aufgeführten Faktoren berücksichtigt haben, können Sie wahrscheinlich feststellen, welches Material für Ihr Teil am besten geeignet ist. Es kann ein gewisses Maß an Optimierung und Experimentieren erfordern, um die genaue Wahl zu finden. Hier ist eine Übersicht über vier beliebte Materialien, die in CNC-bearbeiteten Komponenten verwendet werden:

• Hartschaum: Bei Wärmeleitungsverfahren ist Hartschaum der Schaum mit dem höchsten Dämmwert. Es kann bei Temperaturen von bis zu -100 °F und bis zu 200 °F eingesetzt werden. Hartschaum hat auch einen höheren R-Wert, was es zu einer erstklassigen Wahl für Böden, Wände und andere strukturbasierte Produkte macht, die standhalten müssen Feuchtigkeit.
• Schnitzschaum: Schnitzschaum kann nahezu jede Form annehmen. Aufgrund seiner Flexibilität wird es normalerweise als Modell für Formen verwendet, aber es wird auch in Komponenten wie Dichtungen und Siegeln verwendet. Schnitzschaum enthält Polyisocyanurat, das dicht und widerstandsfähig gegen extreme Temperaturen ist.
• Phenolics: Wenn Sie militärische Spezifikationen wie MIL-I-24768 erfüllen müssen, können Phenole diese Anforderung erfüllen. Es stehen mehrere zur Auswahl, wie CE, LE, G10, G10/FR4, G9, G11 und G7. Jeder hat seine eigenen Stärken. Beispielsweise ergibt das feine Gewebe aus Phenolleinen gute mechanische Eigenschaften, Dimensionsstabilität und ein besseres Finish für bearbeitete Komponenten als CE-Material. Phenolleinen wird jedoch nicht für die elektrische Primärisolierung empfohlen. LE-Phenole erfüllen die Mil-I-24768/13-FBE-Anforderungen, während CE-Phenole die Mil-I-24768/14-FBG-Anforderungen erfüllen.
• Kunststoffe: Kunststoffe gibt es in vielen Arten, und die meisten werden für Buchsen, Lager oder elektrische Isolierungen verwendet. Allerdings existiert ein Markt für die populäreren Kunststoffarten. Das Einsatzspektrum von Kunststoff ist breit gefächert und kommt vielen Branchen zugute, darunter Luft- und Raumfahrt, Automobil, Medizin und Elektronik.

Allgemeine Tipps zur CNC-Bearbeitung bestimmter Materialien

Die Entscheidung, welches der CNC-Bearbeitungsmaterialien für Ihr Teil verwendet werden soll, hängt letztendlich davon ab, was Sie erstellen möchten, aber hier sind einige allgemeine Tipps, die Sie als kurzen Leitfaden für CNC-Bearbeitungsmaterialien verwenden können:

• Berücksichtigen Sie nichtmetallische Materialien: Gehen Sie nicht davon aus, dass Metalle Ihre beste Option sind. Nichtmetallische Materialien sind beliebt geworden, weil sie leicht und dennoch langlebig sind – wie Schaumstoff, den Sie in verschiedene Formen formen können. Auch Nichtmetalle behalten beim Schneiden kleine Details bei. Wenn Ihr Projekt von der Verwendung von Nichtmetallen profitieren könnte, können viele Optionen Ihrem Endprodukt zugute kommen.
• Den Unterschied zwischen Schaumstoffen kennen:  Denken Sie daran, dass Hartschaum und Schnitzschaum unterschiedliche Zwecke erfüllen. Während beide leicht und dennoch haltbar sind, eignet sich Hartschaum am besten für Teile mit Schwerpunkt auf struktureller Integrität und Stabilität, während Carving-Schaum häufig als Isolierung und Prototypen für Formen verwendet wird.
• Berücksichtigen Sie Phenole: Phenole sind großartige Optionen, insbesondere wenn Sie bestimmte Vorschriften oder Spezifikationen für militärische Projekte einhalten müssen.
• Erfahren Sie mehr über verschiedene Kunststoffe: Sie können aus einer Vielzahl unterschiedlicher Kunststoffe wählen. Acetal wird häufig für den Austausch von Buchsen und Lagern verwendet. Polyvinylidenfluoridpolymer oder PVDF wird zur Isolierung elektrischer Leitungen verwendet. Sie können UHMW in medizinischem Biomaterial wie Knie-, Hüft- und Wirbelsäulenprothesen einsetzen. Dies sind nur einige Beispiele für die unendlichen Möglichkeiten, die Kunststoffe bieten.

Kontaktieren Sie American Micro Industries, um Materialien für die CNC-Bearbeitung zu besprechen

Fragen Sie sich, mit welcher Art von Unternehmen Sie zusammenarbeiten möchten, um Ihre Materialien zu bearbeiten. Suchen Sie nach schlüsselfertigen Branchen mit viel Liebe zum Detail und der Fähigkeit, schwer zu findende Teile zu erstellen. Recherchieren Sie und wählen Sie Ihr Unternehmen auch nach Werten, Qualität und Effizienz aus. American Micro Industries bietet die Lösungen, die Sie benötigen, zeitnah und erschwinglich.

Dieser Leitfaden soll Ihnen einige Einblicke und Orientierungshilfen für Ihren Entscheidungsprozess geben. Setzen Sie sich mit uns in Verbindung, um weitere Bedenken zu Materialien oder dem Bearbeitungsprozess zu besprechen und eventuelle offene Fragen zu klären. Wenn Sie bereit sind, zu beginnen, sind wir bereit, Ihnen zu helfen.