Top 5 Metalle für die CNC-Bearbeitung: Expertenempfehlungen

Bei Produktdesign und computergesteuerter numerischer Steuerung (CNC) haben Sie eine breite Palette an Werkstoffen für Ihr Projekt zur Auswahl – darunter Metalle, Kunststoffe und Verbundwerkstoffe.

Doch von all diesen Werkstoffen bleiben Metalle in vielen Branchen die am häufigsten verwendeten. Tatsächlich wurde der globale Markt für Metallbearbeitung 2017 allein auf 6,17 Milliarden US-Dollar geschätzt und soll im Prognosezeitraum 2020–2027 mit einer CAGR von 5,9 % wachsen.

In diesem Artikel besprechen wir verschiedene für die Bearbeitung verfügbare Metalle. Hier sind fünf der am häufigsten zerspanbaren Metalle und ihre legierten Varianten.

#1 Stahl

Stahl ist eines der am häufigsten verwendeten Metalle für die präzise CNC-Bearbeitung. Es ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff (bis zu 2 %) sowie verschiedenen anderen Elementen in unterschiedlichen Mengen.

Beispielsweise enthält AISI 1018 Kohlenstoffstahl typischerweise 0,15–0,20 % Kohlenstoff, 0,05 % Schwefel und 0,04 % Phosphor. AISI 1215 Stahl enthält 0,09 % Kohlenstoff, 0,04–0,09 % Phosphor, 0,75–1,05 % Mangan und 0,35 % Schwefel. Dennoch verfügen die meisten Stahllegierungen über gute mechanische Eigenschaften und Zerspanbarkeit.

Eines ist jedoch zu beachten: Stahl ist stark korrosionsanfällig und daher möglicherweise nicht die beste Wahl, wenn Ihr gefrästes Teil in feuchter Umgebung eingesetzt wird.

Weiterführend: 10 Stahllegierungen für die CNC-Bearbeitung

#2 Aluminium

Wie Stahl hat auch Aluminium in vielen Branchen große Bedeutung. Was Aluminium jedoch wirklich auszeichnet, ist sein geringes Gewicht und seine Korrosionsbeständigkeit.

Aluminium hat typischerweise eine 2,5-mal geringere Dichte als Stahl und neigt während CNC-Bearbeitungsoperationen weniger zum Reißen. Aluminium bildet eine Oxidschicht (Aluminiumoxid), die das Metall vor Sauerstoff schützt – dem Hauptelement, das die oxidative Korrosion verursacht.

Eine große Herausforderung bei Aluminium ist die Bildung eines klebrigen Aufbaus beim Schneiden oder Fräsen. Dies liegt primär an der niedrigen Schmelztemperatur von Aluminium, wodurch es an die Schneide des Werkzeugs anhaftet.

Weiterführend: 7 Aluminiumlegierungen für die CNC-Bearbeitung

#3 Messing

Messing ist eine Metalllegierung aus Kupfer und Zink. Es ist bekannt für seine Stabilität, mittlere Härte, hohe Festigkeit und vor allem gute Zerspanbarkeit. Tatsächlich verursachen Messinglegierungen keinen übermäßigen Verschleiß an CNC-Maschinen wie die meisten weichen Metalle in der CNC-Bearbeitung.

Eine große Herausforderung bei Messing kann seine Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion sein, insbesondere bei Kontakt mit Ammoniak oder ammoniakhaltigen Lösungen. Um diese Einschränkung zu beheben, müssten Sie das Werkstück nachträglichen Wärmebehandlungen wie Glühen unterziehen.

Messinglegierungen eignen sich für elektronische Hardware und Kontakte, Zahnräder und Schlosskomponenten. Die hervorragende Oberflächengüte macht sie auch ideal für eine breite Palette dekorativer Anwendungen.

Weiterführend: 10 Messinglegierungen für die CNC-Bearbeitung

#4 Kupfer

Kupfer gehört ebenfalls zu den am weitesten verbreiteten Metallen für die Bearbeitung in zahlreichen Branchen. Neben der Tatsache, dass es zu den kosteneffizientesten Metallen zählt, bietet Kupfer exzellente Zerspanbarkeit, gute Oberflächengüte und gute elektrische und thermische Leitfähigkeit.

Eine weitere kritische Eigenschaft von Kupfer ist seine antibakterielle Wirkung. Testergebnisse der US-Umweltschutzbehörde (EPA) zeigen, dass Kupferlegierungen (mit mindestens 60 % Kupfer) 99,9 % der Bakterien innerhalb von zwei Stunden nach Kontakt abtöten. Dies macht Kupfer ideal für die Herstellung von Komponenten in der Medizinbranche wie Bettgeländer, Wasserhähne und Waschbecken.

Auch die Elektronik- und Halbleiterindustrie setzt auf CNC-gefräste Kupferkomponenten für Elektromagnete und Leiterplatten. Die einzige große Herausforderung bei Kupferlegierungen ist ihre Korrosionsanfälligkeit bei Kontakt mit Sulfiden, Halogenen und ammoniakbasierten Lösungen.

Weiterführend: CNC-Bearbeitung von Kupfer

#5 Titan

Obwohl Titan ein geringes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit sowie hohe Festigkeit aufweist, ist es extrem schwer zu zerspanen. Diese Schwierigkeit liegt primär an der schlechten Wärmeleitfähigkeit von Titan.

Während der Bearbeitung bleibt die Wärme in der Arbeitszone gefangen, was metallurgische Reaktionen verursacht, die klebrigen Aufbau bewirken und die Schneidwirkung stärker beeinträchtigen als bei anderen Metallen wie rostfreiem Stahl und Gusseisen.

Hier sind einige wichtige Tipps für die Bearbeitung von Titan und seinen Legierungen:

1. Verwenden Sie Hochdruckkühlmittel beim Fräsen von Titan, um zu verhindern, dass das Werkstück am Schneidwerkzeug anhaftet.
2. Stellen Sie sicher, dass die Maschine das Titanwerkstück fest spannt, da Titanlegierungen weniger steif sind als andere gängige Metallwerkstoffe.
3. Entfernen Sie Späne so schnell wie möglich.
4. Nutzen Sie modernste Mehrachs-CNC-Fräsmaschinen für die Teilefertigung.

Weiterführend: CNC-Bearbeitung von Titan

Metallauswahl: Gensun Precision Machining kann helfen

Angesichts der breiten Palette an Metalloptionen kann es überwältigend sein, das passende Metall für Ihr Produktdesign-Projekt zu finden.

Wie wir unseren Kunden immer sagen: Es gibt kein perfektes Metall für Ihr Fertigungsprojekt – die richtige Wahl hängt von vielen Faktoren ab, darunter Härte, Zugfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Zerspanbarkeit, Oberflächengüte und Kosten.

Nehmen Sie Kontakt mit uns auf und erzählen Sie uns von Ihrem Projekt – wir helfen Ihnen dabei, das Metallmaterial zu bestimmen, das am besten zu Ihren Projektanforderungen passt.