Expertenleitfaden zur Fertigung von Aluminiumteilen: Bewährte Methoden & Best Practices

Aluminium ist heute eines der meistbearbeiteten Materialien. Tatsächlich stehen Aluminium-CNC-Bearbeitungsprozesse an zweiter Stelle nach Stahl in Bezug auf Ausführungsfrequency. Hauptgrund: ausgezeichnete Zerspanbarkeit.

In Reinform ist das chemische Element Aluminium weich, duktil, nichtmagnetisch und silbrigweiß. Doch das Element wird nicht nur rein verwendet. Aluminium wird typischerweise mit Elementen wie Mangan, Kupfer, Magnesium legiert, um hunderte Aluminiumlegierungen mit erheblich verbesserten Eigenschaften zu bilden.

Ist Aluminium gut zerspanbar?

Aluminium bietet interessante thermische und mechanische Eigenschaften. Auch ist das Metall relativ leicht formbar, besonders bei Bohrprozessen wie CNC-Aluminiumbearbeitung. Wir schätzen Aluminiumlegierungen weit mehr als andere Leichtmetalle wie Magnesium- und Titanlegierungen.

Der Einsatz von CNC-Aluminium hat stark zugenommen; die Produktion von CNC-Autoteilen und anderen leichten CNC-Teilen ist intensiv.

Warum ist Aluminium leichter zu zerspanen als Stahl?

Aluminium lässt sich leichter schneiden als Stahl → schnellere Bearbeitung, kürzere Lieferzeiten. Obwohl Aluminium als zu weich für Massenproduktion gilt, ist das falsch.

Einige Aluminiumformen halten 2 Millionen Zyklen! Aluminium kühlt viel schneller und gleichmäßiger als Stahl → kürzere Zykluszeiten, Kosteneinsparung.

Durch geringes Gewicht bearbeitbar auf kleineren Maschinen und schneller. Aluminium leitet Wärme sehr gleichmäßig → hervorragende Dimensionsstabilität durch weniger Verzug. Weitaus weniger Ausschuss durch weniger Risse und Verzug.

Aluminium wird oft als schwaches, weiches Material angesehen, ungeeignet für Massenfertigung. Tatsächlich kann es für hohe Stückzahlen genutzt werden. Schneller zerspanbar, Wärmeableitung schneller und gleichmäßiger als Stahl → oft kürzere Durchlaufzeiten, Kosteneinsparung.

Welche Aluminiumlegierung für Teilefertigung?

Die finale Wahl der Aluminiumlegierung hängt von Ihren Bearbeitungsprojekten ab, die eine Klassifizierung jedes Grades nach Eigenschaften (wichtigstes zu unwichtigstem) erlauben. So wählen Sie Aluminium mit spezifischen Eigenschaften und Formen nach Bedarf.

Wichtige Legierungen mit wesentlichen Fakten:

• Aluminium 6061: Exzellente mechanische Eigenschaften, hervorragende Schweißbarkeit. Top-Eigenschaften machen es zu einer der meistextrudierten Legierungen. Gute Zähigkeit, mittlere bis hohe Festigkeit, ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit unter harten Bedingungen, Kalteloxieren, Biegeverformbarkeit. Häufig für 5-Achs-CNC-Bearbeitung.
• Aluminium 7075: Ebenfalls beliebt, aber nicht wie 6061. Bekannt für außergewöhnliche Ermüdungsfestigkeit. Nicht schweißgeeignet; teurer. Besser für hochbelastete Teile: Rumpfstrukturen, Fahrradteile, Kletterausrüstung, Flugzeugflügel. Auch bessere Korrosionsbeständigkeit.
• Aluminium 2024: Hauptsächlich in Militär und Luftfahrt. Hoher Verschleißwiderstand, hohe Festigkeit. Schlechte Korrosionsbeständigkeit, nicht schweißbar.

5 Wege zur Fertigung von Aluminiumteilen

Aluminium ist weit verbreitet für mechanische Teile. Leicht zu bearbeiten, leicht, stark. Zudem diverse Oberflächenveredelungen zum Korrosionsschutz und optischer Aufwertung.

Wegen breitem Anwendungsspektrum gibt es 5 Herstellungswege: Aluminium-CNC-Bearbeitung, Aluminium-Extrusion, Blechbearbeitung, Aluminiumguss, Aluminiumschmieden. Im Folgenden diese 5 Wege für Aluminiumkomponenten und Halbzeuge.

1. Aluminium-CNC-Bearbeitung aus Vollblock oder Stab

CNC-Bearbeitung ist die einfachste Aluminiumbearbeitungsart. Aluminiumblock auf Fräsmaschine spannen. Oder Stab in Drehmaschine einspannen und mit Schneidwerkzeug bearbeiten.

Prinzip beider Wege: Metallspäne mit Schneidwerkzeug abtragen für gewünschte Produktform. Fräsmaschine: Werkzeug rotiert. Drehmaschine: Werkstück rotiert.

Aluminiumteile bearbeiten → hohe Schnittgeschwindigkeiten. Mit guter Flüssigkühlung schöne Oberflächen. Je nach Vorschubrichtung oft Unterschied in Oberflächenrauheit zur Werkzeugdrehrichtung. Wussten Sie, dass Alkohol ein hervorragendes Kühlmittel für Aluminiumschneiden ist? Er macht bearbeitete Oberflächen glänzend.

Vorteil: Fast jede Form bearbeitbar. Aber ohne 5-Achs-CNC muss Werkstück pro Seite neu gespannt/gedreht werden. Viel Verschnitt → beeinflusst Stückkosten.

2. Aluminium-Extrusion

Extrusion fertigt Halbzeuge. Aluminiumbolzen auf Verformungstemperatur erhitzen. Stück ca. 500 mm absägen, in Extrusionsmaschine einlegen.

Aluminium durch gehärtete Stahlmatrize pressen. Ergebnis: langes Aluminiumprofil mit gewünschtem Querschnitt. Typisch 12 m Länge. Nach Extrusion: Richten, dann auf Endlänge zuschneiden. Meist noch Nachbearbeitung nötig.

Vorteil: Großer Verschnittsreduzierung zum Endteil. Nachteil: Produktspektrum fixiert, eingebaute Funktionen begrenzt.

3. Aluminium-Blechbearbeitung

Ein weiterer der 5 Wege. Dünnes Aluminiumblech als Ausgang. Zuschnitt in richtige Form – Laserschneidanlagen und Stanzmaschinen.

Flache Blechteile und gekrümmte Produkte. Biegen mit Abkantpresse, aber auch Stanzmaschinen und Pressen.

4. Aluminium-Gießen und -Guss

Verschiedene Gießverfahren für Aluminiumteile.

Aluminium-Spritzguss (Injection Molding)

Flüssiges Aluminium unter hohem Druck in Spritzgussform eingespritzt. Ergebnis: Teile mit fast allen gewünschten Eigenschaften direkt nach Entnahme. Nur für Großserien geeignet, da Form relativ teuer.

Sandguss von Aluminiumteilen

Formkosten deutlich günstiger, aber rauhere Form und Oberfläche akzeptieren. Sandguss: größere Toleranzen, Material spröder durch Niederdruckguss.

Meist Nachbearbeitung nötig: CNC für Kavitäten mit engen Toleranzen, Bohren, Gewindeschneiden. Gussaluminium nicht für Eloxieren geeignet (Materialstruktur) → meist Pulverbeschichtung.

5. Aluminiumschmieden

Letzter der 5 Wege. Weiterer Weg zur Verschnittsreduzierung. Aluminiumblock wörtlich zwischen positiver und negativer Seite einer gehärteten Stahlform gepresst.

Unsere Fabrik nutzt Großpresse mit 5000 t Druck. Ergebnis: perfekt geformtes Teil. Wie beim Spritzguss: Nachbearbeitung von Graten, Bohrungen, Gewinden für höhere Präzision.

Presste Aluminiumprodukte eignen sich für Eloxieren (Struktur ähnlich Extrusionsaluminium). Rentabel ab Losgrößen > 3000 Stück.

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