Eingrenzung der Werkstoffoptionen für die CNC-Bearbeitung

Prioritäten setzen

Ordnen Sie die Anforderungen an Ihr Teil zunächst nach Priorität. Beginnen Sie mit dem absolut Notwendigen und überlegen Sie sich dann, was sonst noch wünschenswert wäre. Auf diese Weise finden Sie bestimmt heraus, welche Werkstoffe in die engere Wahl kommen, und können eine fundierte Entscheidung treffen. Bei Protolabs setzen wir hochentwickelte Software ein, um Ihr CAD-Design zu prüfen und ein Angebot zu erstellen. Aber Ihre Anwendung kennen wir nicht. Nur Sie kennen die Bedingungen, unter denen Ihr Teil funktionieren muss, und wissen, wie es in eine Baugruppe passen soll. Diese Informationen sind entscheidend für die Entwicklung Ihres Produkts und liefern mögliche Punkte für Ihre Prioritätenliste:

• Umgebungstauglichkeit: Für viele hat dieser Punkt die höchste Priorität. Umgebungsabhängige Faktoren sind Wärme- und Kältebeständigkeit, flammhemmende Eigenschaften und Beständigkeit gegen UV-Licht und Chemikalien. Je nach Anwendung müssen die Werkstoffe vielleicht lebensmitteltauglich oder medizinisch verträglich sein. Bedenken Sie jeden Aspekt der Anwendung eines Teils. So müssen zum Beispiel Teile eines medizinischen Geräts den hohen Temperaturen im Autoklaven oder der Sterilisierung durch scharfe Chemikalien standhalten.
• Elektrische Eigenschaften: Darunter fallen verschiedene Faktoren. Manche Teile sollen leitfähig sein, andere sollen isolieren. Vielleicht muss statische Aufladung abgeleitet werden. In allen diesen Fällen kommt es auf die Wahl des richtigen Metalls oder Kunststoffs an.
• Mechanische Eigenschaften: Es gibt verschiedene Arten der Festigkeit. Die Spanne zwischen Festigkeit und Flexibilität ist breit. In manchen Fällen ist Zug- oder Druckfestigkeit oder auch Stoßfestigkeit besonders wichtig. Teile, die als Lager fungieren, müssen verschleißfest und vielleicht auch gleit- oder schmierfähig sein. Unterschiedliche Werkstoffe werden diesen Anforderungen in unterschiedlichem Maße gerecht.
• Kosmetische Eigenschaften: Oft sind kosmetische Gesichtspunkte sekundär, jedoch gibt es auch Fälle, in denen sie entscheidend sind. Mit den richtigen Werkstoffen lassen sich transparente oder durchscheinende Teile produzieren. Manche Materialien, meist Kunststoffe, sind in verschiedenen Farben lieferbar, während Metalle durch Nachbearbeitung eine bestimmte Farbe erhalten können. Auch gibt es Anwendungen, für die eine bestimmte Oberflächenstruktur, ob rutschfest oder hochglänzend, verlangt wird oder von Vorteil wäre.
• Größe: Zwar können durch Maschinenbearbeitung Teile in verschiedenen Größen gefertigt werden, doch manchmal sind der Teilegröße durch den Rohling Grenzen gesetzt.
• Kosten: Die Kosten sind oft ein wichtiger Faktor, der irgendwo zwischen dem Zwingenden und dem Wünschenswerten einzuordnen ist.

Ermitteln gängiger Werkstoffe für spanende Bearbeitung

Im Lauf der Jahre haben unsere Techniker diverse Materialien identifiziert, die sich gut für zerspanende Verfahren eignen und bei unseren Kunden sehr beliebt sind. Bei den Metallen sind das zum Beispiel Aluminium, Messing, Kupfer, Edelstahl und Stahl. Bei den Kunststoffen werden unter anderem Polyetheretherketon (PEEK), ABS, Acetal, Nylon, Polycarbonat, Polyvinylchlorid (PVC) sowie High-Density- und Low-Density-Polyethylen von Designern gerne gewählt. Protolabs bietet Kunststoff- und Metallwerkstoffe in über 40 verschiedenen Qualitäten an. Einige der beliebtesten CNC-Werkstoffe und ihre Merkmal sind:

ABS vs. Acetal

• ABS besitzt hohe Stoßfestigkeit, niedrige Wärmeleitfähigkeit und einen niedrigen Reibungskoeffizienten
• Acetal zeichnet sich durch hohe mechanische Festigkeit, gute Maßhaltigkeit und niedrige Feuchtigkeitsaufnahme aus

PEEK vs. Ultem

• PEEK bietet hohe Abrieb- und Verschleißfestigkeit, niedrige Feuchtigkeitsaufnahme und eine niedrige Reibungskoeffizienten
• Ultem (PEI) besitzt außerordentlich hohe Festigkeit sowie Steifigkeit, Chemikalienbeständigkeit und hohe Durchschlagfestigkeit 

Aluminum 6061 vs 7075

• 6061 zeichnet sich durch hervorragende Zerspanbarkeit, günstige Kosten und Vielseitigkeit aus
• 7075 bietet hohe Festigkeit, Härte, geringes Gewicht und Wärmebeständigkeit

Oberflächenqualität und Nachbearbeitungsoptionen

Neben der großen Auswahl an Werkstoffen sind auch die verschiedenen Nachbearbeitungsverfahren zu erwägen. Fällt die Wahl zum Beispiel auf eine der verfügbaren Aluminiumlegierungen – 2024, 6082 und 7075 –, ist Folgendes zu beachten: (6082 eignet sich für die meisten Anwendungen, 2024 und 7075 haben speziellere Eigenschaften, die bei der Wahl des Verfahrens berücksichtigt werden müssen) .

Für Entwürfe mit Gewinden gibt es ebenfalls verschiedene Optionen. Wenn Beanspruchung und Verschleiß des Gewindes minimal sind, empfiehlt sich ein einfaches eingefrästes Gewinde als wirtschaftliche Option. Wo Beanspruchung oder Verschließ höher sind, kann ein austauschbarer Einsatz – ein Drahtgewindeeinsatz oder ein Einsatz mit Sperrkeilen – die Lebensdauer des Teils verlängern. Der Einsatz mit Sperrkeilen ist für sehr hohe Gewindebeanspruchung zu empfehlen.

Und schließlich muss noch das Fertigungsverfahren ausgewählt werden: 3-Achs- oder 5-Achs-Fräsen oder Drehen. Dieses hängt in der Regel vom Teiledesign ab. Nach der anfänglichen Prüfung des Teils beim Angebotsprozess empfiehlt Protolabs die effizienteste und wirtschaftlichste Fertigungsmethode.