Umfassender Leitfaden zur Auswahl von CNC-Kunststoffbearbeitung

Bei der Teileerstellung steht Designingenieure vor einer der wichtigsten Entscheidungen: Welches Material? Die Materialwahl bestimmt Funktion, Optik und Langzeitverhalten eines Bauteils.

Kunststoffe werden immer beliebter. Sie sind leicht, einfach zu bearbeiten und meist günstiger als vergleichbare Metallprodukte. Es gibt viele zerspanbare Kunststofftypen, jeweils mit Vor- und Nachteilen.

Es gibt viele Wege zu hochpräzisen Kunststoffteilen. Moderne Industriekunststoffe werden gegossen, spritzgegossen, gedruckt oder zerspant. Die ersten drei eignen sich hervorragend für komplexe Geometrien mit guter Oberflächenqualität. Doch wenn engste Toleranzen oder spiegelglatte Oberflächen an fast jedem Teiltyp gefordert sind, ist nichts besser als Zerspanung.

Überblick über Kunststoffzerspanungsservices

Kunststoffzerspanung ist wie alle Zerspanungsverfahren ein subtraktives Verfahren – Materialschichten werden abgetragen, um finales Teil oder Produkt zu formen. Häufigste Zerspanungsoperationen für Kunststoffe:

Schneiden

Schneidvorgänge erzeugen meist Wärme, die Kunststoff beschädigen kann. Beim Kunststoffschneiden muss der Bediener thermische Verformung vermeiden.

Drehen

Kunstdrehen erfolgt auf Drehmaschine – Werkstück rotiert, stationäres Schneidwerkzeug schneidet und entfernt überschüssiges Material nach Designvorgabe.

Fräsen

Beim Drehen rotiert das Kunststoffwerkstück, beim Fräsen rotiert das Schneidwerkzeug und entfernt Kunststoffspäne vom fixierten Werkstück.

Bohren

Wird falscher Bohrer gewählt, kann es gefährlich sein – Überhitzung oder Scherkräfte. Mit korrekter Vorbereitung und Werkzeugen formen erfahrene Techniker kleine und große Bohrungen in Kunststoffprodukten ohne Strukturzerstörung.

Schleifen

Schleifen ähnelt Fräsen – Prozess entfernt Kunststoffspäne vom Werkstück zur Formänderung. Hauptunterschied: Fräsen nutzt intermittierendes Schneiden, Schleifen schneidet kontinuierlich für glattere Form und Oberflächenfinish.

Materialien für CNC-Kunststoffbearbeitung

ABS-Kunststoff

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) – einer der häufigsten Thermoplaste. Gute mechanische Eigenschaften, exzellente Schlagzähigkeit, hohe Hitzebeständigkeit, gute Zerspanbarkeit. ABS lässt sich leicht bearbeiten, ist hitzebeständig und für Finish (Kleben, Lackieren, Polieren) geeignet. Meist für Prototypenfunktionen vor Serienfertigung genutzt.

ABS hat keine gute Abriebfestigkeit oder Chemikalienbeständigkeit, schmilzt in Aceton. Auch nicht besonders fest.

Häufigste Anwendung: Spritzguss für Elektronikgehäuse, Haushaltsgeräte, ikonische Lego-Steine.

Nylon (Polyamid)

Ähnlich wie ABS: langlebiger Kunststoff mit hoher Festigkeit und Steifigkeit, behält gute elektrische Isolation über weiten Temperaturbereich, gute Chemikalien- und Abriebbeständigkeit. Nylon 6 und Nylon 66 sind gängigste Sorten in CNC-Bearbeitung.

Aber Nylon 6/6 nimmt leicht Feuchtigkeit auf – quillt, verliert Maßgenauigkeit. Bei asymmetrischer Materialentfernung in großer Menge verzieht es durch interne Spannungen während der Bearbeitung.

Nylon häufig in Medizingeräten, Leiterplatten-Montagehardware, Motorbauteilen, Kabelbindern. In vielen Anwendungen als ökonomischer Metallersatz.

Acryl (PMMA)

Acryl (auch Perspex, Plexiglas) – Handelsname für PMMA. Zäh, gute Schlagfestigkeit, Kratzfestigkeit, leicht klebbar.

Bearbeitetes Acryl ist transparent – ideal für Anwendungen mit optischer Transparenz oder Transluzenz.

Aber Acryl ist spröde – bricht unter zu hohem Druck. Jede bearbeitete Fläche verliert Transparenz, wird matt, durchscheinend. Daher: prüfen, ob Acrylteile in Originaldicke belassen werden für Transparenz. Wenn bearbeitete Fläche transparent sein muss: Polieren als Nachbearbeitungsschritt.

Delrin (POM)

POM bekannt als Delrin. Engineering-Thermoplast mit höchster Zerspanbarkeit unter Kunststoffen – ökonomischster Kunststoff. Glatte, reibungsarme Oberfläche, exzellente Dimensionsstabilität, hohe Steifigkeit. Für Materialien mit viel Reibung, engen Toleranzen oder hoher Steifigkeit – Delrin exzellent. Nachteil: schwer zu kleben.

Delrin typisch für Zahnräder, Lager, Buchsen, Befestigungen, Lehren und Montagevorrichtungen.

HDPE

HDPE = High-Density Polyethylen – Thermoplast mit hohem Festigkeits-Gewichts-Verhältnis. Hohe Chemikalienbeständigkeit, elektrische Isolation, Haltbarkeit unter extremen Wetterbedingungen. Wie Delrin: glatte Oberfläche, begrenzt Reibung, hohe Schlagfestigkeit, hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, gute Wetterbeständigkeit.

Hauptnachteil: geringe Festigkeit, besonders bei Zug und Biegung.

HDPE: leichter Thermoplast für Outdoor-Anwendungen und Prototyping durch niedrigen Kosten und Gewicht. Wie ABS oft für Prototypen vor Spritzguss. Durch Chemikalienbeständigkeit und Gleiteigenschaften ideal für Stopfen, Dichtungen, gewichts- oder elektrisch empfindliche Anwendungen.

PEEK