Kunststoffzerspanung: Umfassender Leitfaden zu Verfahren & Werkzeugen

Grundlagen der Kunststoffzerspanung

Ein Hauptmerkmal von Kunststoffen: Sie lassen sich in fertige Bauteile formen ohne Nacharbeit. Komplizierte Formen, Bohrungen, Unterschnitte entstehen durch Werkzeug- und Formtechnik – allerdings mit hohen Werkzeugkosten. Formenwerkzeuge sind Einzelanfertigungen, die Wochen/Monate dauern. Bei geringen Stückzahlen wird Zerspanung wirtschaftlicher.

Nicht alle Kunststoffe sind zerspanbar. Je steifer der Kunststoff, desto besser zerspanbar. Flexible, weiche Kunststoffe eignen sich nicht. Zerspanung eignet sich für starre Materialien: faserverstärkte Duroplaste, glasverstärkte Nylone, Acryl, PEEK – sie haben gute relative Steifigkeit. Weichere Kunststoffe verformen sich beim Schneiden, enge Toleranzen sind schwer erreichbar.

Besonderheiten im Kunststoffzerspanungsprozess

• Spannvorrichtungen: Aufgrund weicherer Natur benötigen Spannfutter Backen, die das Kunststoffteil schützen (z. B. aus passgenau geformten Kunststoffen). Spannvorrichtungen müssen robust sein.
• Kühlung: Thermoplaste: Luftkühlung bei kontinuierlichem Spanfluss (kein Splitterspan). Duroplaste: Flüssigkühlmittel, aber Vorsicht bei wasserquellenden Kunststoffen – Maßänderungen vermeiden.
• Wärmeausdehnung: Prozesswärme verursacht thermische Ausdehnung – muss einkalkuliert werden, da Maße beim Abkühlen changieren.

Kunststoffzerspanungsverfahren

• CNC-Zerspanung: Komplexe Formen programmierbar, CNC-Bearbeitungszentren für Serienteile, wechselbare Fräser für variantenreiche Bauteile.
• Drehen: Für runde Formen – einfache Drehoperation, Zusatzausrüstung am Drehbank erweitert Fähigkeiten.
• Fräsen: Von einfach bis Profil-/CNC-Fräsen – Zusatzausrüstung oder komplexere Maschinen erweitern Formenspektrum.
• Sägen: Ausschließlich zum Abtrennen von Abschnitten aus Stangenmaterial für nachgelagerte Bearbeitung.
• Stanzen: Einfache Bauteile aus Blechmaterial – Männchen/Weibchen-Stanze stanzen vorgegebene Form, manuell oder automatisiert.
• Heißmesserschneiden: Weiche, weniger starre Kunststoffe – elektrisch beheizter Draht/Klinge schmilzt Kunststoff lokal. Üblich für Schaumblöcke und EPS (Styropor).
• Lochen: Bestimmte Formen auf metallischen Stanzpressen – computersteuerbar, multiwerkzeugbestückt. Begrenzt auf dünne Thermoplast-/Duroplastbleche.
• Wasserstrahlschneiden: Kantentrimmung faserverstärkter Duroplastbauteile, die konventionell schwer trimmbar sind. Schmaler Schnitt, schnelles Fortschreiten ohne Staub/Span.
• Trennen: Acryl- und Laminatbleche durch Anritzen mit scharfem Messer und Brechen an der Schnittlinie.
• Laserschneiden: Schneiden und Profilbohren bei bestimmten Acryl- und Kunststofftypen (nicht Duroplaste). Industrieller Laser schmilzt Kunststoff, oft computergesteuert profilfolgend.
• Ultraschallschneiden: Weiche, dünne Kunststoffe – hochfrequente Ultraschallwellen schmelzen lokal. Integriert in Profilsteuerung für hochgeschwindige Fertigungslinien.