CNC: wie man das beste Material auswählt

Einführung

Bei der Herstellung von Prototypen oder Teilen für kundenspezifische Projekte oder als Ersatzteil ist die Wahl des Materials ein sehr wichtiger Aspekt des Designprozesses.

Verschiedene Materialien, selbst aus derselben Familie, können bei ein und demselben Design sehr unterschiedliche Leistungen haben.

Deshalb ist es wichtig, die Bedürfnisse unseres Projekts zu kennen und zu wissen, was wir von seinen technischen Eigenschaften auch bei hoher Spannung erwarten. Schließlich ist auch der Preis ein wichtiges Kriterium für das herzustellende Teil.

Dieser Leitfaden soll Ihnen helfen, das am besten geeignete Material für Ihre CNC-Konstruktion auszuwählen.

Welche Materialien können für die Herstellung von CNC-Teilen verwendet werden?

Für die CNC-Bearbeitung stehen hauptsächlich fünf Materialgruppen zur Verfügung:

• Aluminiumlegierungen;
• Stahl;
• Edelstahl;
• Kunststoffe;
• Weichmetalle.

Jede dieser Gruppen hat unterschiedliche intrinsische Eigenschaften und wird in Materialien mit weiteren unterschiedlichen Eigenschaften unterteilt, die wir im nächsten Abschnitt sehen werden.

Wie werden die Materialien für die Herstellung von CNC-Teilen aufgeteilt?

Die Materialien, die für die Herstellung von CNC-Teilen verwendet werden, entsprechen den in der Entwicklungsphase identifizierten Designanforderungen. Im Folgenden werden die verschiedenen Materialien und ihre häufigsten Verwendungszwecke beschrieben. Wenn wir unseren technischen Bedarf bereits kennen, können wir uns direkt die Datenblätter ansehen, um das am besten geeignete Material für unser Projekt zu finden.

Aluminiumlegierungen - Für welche CNC-Teile wird es verwendet?

• Aluminium 5083 T651 (Peraluman): Aluminiumlegierung mit einem Magnesiumanteil von 5,2%, die ein ausgezeichnetes Verhalten in besonders aggressiven Umgebungen garantiert und eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist: aus diesem Grund wird sie häufig in maritimen Umgebungen eingesetzt. Es bietet eine exzellente Schweißbarkeit und Duktilität. Deshalb wird es in der Schifffahrt, der Luft- und Raumfahrt und der Automobilindustrie eingesetzt. Andererseits wird seine Verwendung nicht empfohlen, wenn Arbeitstemperaturen von über 65°C zu erwarten sind;
• Aluminium 6082 T651 (Anticorodal): Legierung besteht aus Magnesium, Mangan und Silizium. Es hat mittlere mechanische Eigenschaften, eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit und eine gute Bearbeitbarkeit. Aus diesem Grund wird es in der Regel in der Formen-, Textil-, Automobil-, Chemie- und Maschinenbauindustrie verwendet;
• Aluminium 7075 T651 (Ergal): Eine Legierung aus Aluminium, Zink, Magnesium und Kupfer, die sich durch einen hohen Härtegrad, eine gute Verarbeitbarkeit und eine hohe Haltbarkeit charakterisiert. Es ist nicht für feuchte Umgebungen geeignet, da es eine geringe Korrosionsbeständigkeit aufweist. Es wird in der Militär-, Luftfahrt-, Lebensmittel-, Automobil-, Maschinenbau- und Werkzeugentwicklungsindustrie eingesetzt. 

Edelstahl- Für welche CNC-Teile wird es verwendet?

• Edelstahl AISI 304: Austenitische Legierung mit 18% Chrom und 8% Nickel. Chrom macht den Stahl rostfrei, während Nickel seine Elastizität verbessert. Es handelt sich um einen Werkstoff mit exzellenten Verarbeitungseigenschaften und sehr guter Korrosionsbeständigkeit. Es findet in einer Vielzahl von Branchen und Verwendungen Gebrauch: häufig im Lebensmittelsektor, aber auch bei der Herstellung von Maschinenteilen, Werkzeugen sowie in der Architektur und der Luft- und Raumfahrt;
  
• Edelstahl AISI 316L: Austenitische Legierung, die aus Chrom, Nickel und Molybdän in höheren Anteilen als Edelstahl 304 besteht; diese Anteile verleihen ihr eine höhere Korrosionsbeständigkeit gegenüber Säuren, sowohl bei hohen Temperaturen als auch bei hoher Konzentration. Im Vergleich zu 304 zeichnet es sich auch durch eine bessere mechanische Beständigkeit und die Möglichkeit des Schweißens aus. Aus diesem Grund ist es in der Schifffahrtsindustrie weit verbreitet.
  

Stahl - Für welche CNC-Teile wird es verwendet?

• Stahl C45 AISI 1045: Diese Art von Stahl, die als weiches Material gilt, zeichnet sich durch sehr niedrige Kosten €/cm³ aus. Es ist ein sehr starkes Material, leicht zu bearbeiten und gut zu schweißen;
• Stahl C39 39NiCrMo3: Im Vergleich zur vorherigen Version verbessert dieser Stahl seine Druckfestigkeit und andere mechanische Eigenschaften. Es ist ein Stahl, der nicht so leicht bricht und deshalb der Induktion ausgesetzt werden kann.
• Stahl 18NiCrMo5: Aufgrund seiner Eigenschaften ist es für Teile, die hohe mechanische Eigenschaften in Verbindung mit einer hohen Oberflächenhärte erfordern, hervorragend geeignet. Es wird für Werkzeuge, Maschinenteile oder Kunststoffformen verwendet.

Kunststoffe - Für welche CNC-Teile wird es verwendet?

• Nylon 6 + MoS2: Seine Eigenschaften umfassen mechanische Festigkeit, Härte, Steifigkeit, gute Zähigkeit, mechanische Dämpfungsfähigkeit und gute Gleiteigenschaften. Es wird für den Gebrauch in Kunststoffen empfohlen, wo Eigenschaften wie hohe Zähigkeit, Steifigkeit oder gute Abriebeigenschaften erforderlich sind. Er kann ohne Schmierung arbeiten und zeichnet sich durch einen leisen Betrieb aus. 
• Delrin: Kunststoff mit den Eigenschaften starr, elektrisch isolierend, sehr beständig, hart und mit elastischer Steifigkeit. Geringe Absorption von Feuchtigkeit. Gute Formbeständigkeit.

Weichmetalle - Für welche CNC-Teile wird es verwendet?

• Messing OT58: Es ist ein sehr weiches Metall und kann ohne Schmierung bearbeitet werden. Außerdem ist es bei Raumtemperatur hoch funktional, so dass es häufig für Anwendungen verwendet wird, die keine hohe Festigkeit erfordern. Es gibt viele Arten von Messing, die hauptsächlich vom Zinkgehalt abhängen: Je höher der Zinkgehalt, desto größer ist die Gefahr von Korrosion.
• Kupfer C101: Es ist ein weiteres weiches Material mit exzellenten technologischen Eigenschaften, Duktilität und Formbarkeit. Das Kupfer ist korrosionsbeständig und leitet Wärme und Strom effizient: Kupfer ist ein exzellenter elektrischer Leiter.Die meisten seiner Verwendungen beruhen auf dieser Eigenschaft oder auf der Tatsache, dass es auch ein guter Wärmeleiter ist.
• Bronze CuSn12: Bronze ist weniger starr als andere Metalle und kann daher leicht bearbeitet werden. Seine Haupteigenschaft ist, dass es weniger Wärme speichert und keine Funken erzeugt, so dass es für Maschinenteile verwendet wird, die mit explosiven Elementen oder entflammbaren Gasen in Berührung kommen. Es ist auch gegen hohe Drücke resistent: Es wird für Lager, Buchsen, Räder oder Zahnräder verwendet. Außerdem charakterisiert es sich durch seine Korrosionsbeständigkeit.

Der Auswahlprozess von Materialien für CNC

Um das optimale Material für unser Projekt auszuwählen, ist es sehr wichtig zu wissen, welche Bedürfnisse wir haben und welche Funktion das Produkt haben soll: Dies ist für die Wahl des Materials sehr wichtig.

Um das Konzept der funktionalen Anforderungen zu verdeutlichen, können wir eine Analogie zwischen der Materialwahl für ein CNC-Teil und einem Sportschuh herstellen: Jede Sportart hat ihren eigenen Schuh, weshalb man in Ballettschuhen nicht auf einen Berg steigen kann, genauso wie man in Wanderschuhen kein Rugbyspiel spielen kann. Das Gleiche gilt für den Bereich des Mechaniks. 

Um das benötigte Material zu finden, ist es wichtig, die technologischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften zu kennen, die für mein Projekt wichtig sind.

Wie wählt man das richtige Material für seine CNC-Konstruktion?

Sobald man die chemischen, technologischen und mechanischen Eigenschaften identifiziert hat, die man für sein Projekt benötigt, kann man die am besten geeigneten Materialien auswählen und eine letzte Kosten-Nutzen-Analyse durchführen. 

Um den Projektbedarf zu erkennen, stellen Sie die folgenden Fragen:

• Welche Eigenschaften braucht das Projekt?
• Muss das Teil einer bestimmten Temperatur standhalten?
• Muss es korrosionsbeständig sein?
• Muss es die Eigenschaft der Leichtigkeit haben?
• Welche technologischen Eigenschaften muss es haben (Schweißen, Formbarkeit, usw.)?
• Welche mechanischen Eigenschaften müssen erfüllt sein (Härte, Torsionsfestigkeit, Druckfestigkeit usw.)?
• Muss es ein guter Leiter sein (elektrisch oder thermisch)?

Mit einer klaren Antwort auf jede dieser Fragen ist es möglich, das beste Material für das Projekt zu finden. Auf diese Weise werden diese identifiziert:

• Gewicht und Dichte;
• Korrosionsbeständigkeit;
• Mechanische Eigenschaften;
• Technologische Eigenschaften;
• Ästhetischer Aspeckt;
• Kosten.

Um Ihnen bei Ihrer Entscheidung zu helfen, können Sie die Materialdatenblätter Richtlinien für die optimale Auswahl des CNC-Materials

Schließlich haben wir gesehen, dass es nicht das beste Material gibt, sondern dass jedes Projekt die richtige Wahl braucht.

Folgen Sie diesen Regeln, um das beste Material für Ihr CNC-Projekt auszuwählen:

• Identifizierung der mechanischen, chemischen und technologischen Anforderungen unseres Projekts;
• Identifizierung des Materials in dieser Tabelle, das diese Anforderungen erfüllt;
• Erstellung eines funktionsfähigen Prototyps in wenigen Tagen und Durchführung der erforderlichen Belastungstests, um die Planungsannahmen zu bestätigen oder Verbesserungen und Optimierungen vorzunehmen.

Wenn Sie das beste Material für Ihr CNC-Projekt gefunden haben, können Sie hier einen Kostenvoranschlag machen.

Wenn Sie noch Zweifel haben, machen Sie sich keine Sorgen: Wie Sie gesehen haben, ist die Wahl des Materials eine der schwierigsten Phasen der Projektierung. Unser Experten-Team steht Ihnen bei der Auswahl zur Seite: Nehmen Sie hier Kontakt auf und beschreiben Sie Ihr CNC-Projekt und Ihre Zweifel über das Material.