Leitfaden für Werkstoffe beim CNC-Fräsen: Metalle, Kunststoffe und wie Sie den richtigen Werkstoff für Ihre Bauteile auswählen

Die Werkstoffauswahl ist eine der folgenschwersten Entscheidungen bei jedem CNC-Fertigungsprojekt. Entscheiden Sie sich falsch, so erhalten Sie Bauteile, die unter Last versagen, im Einsatz korrodieren oder doppelt so viel kosten, wie sie sollten. Entscheiden Sie sich richtig, so erhalten Sie Komponenten, die genau wie vorgesehen funktionieren – mit dem richtigen Gewicht, der richtigen Festigkeit und zum richtigen Preis.

Dieser Leitfaden behandelt alle Werkstoffe, die wir bearbeiten – Metalle und technische Kunststoffe – sowie praktische Hinweise zur passgenauen Zuordnung von Werkstoffen zu Ihrer Anwendung.

Metallmaterialien

Metalle bleiben die dominierende Werkstoffgruppe bei der CNC-Bearbeitung und bieten unübertroffene Kombinationen aus Festigkeit, Härte, thermischer Leistungsfähigkeit und Oberflächenqualität. Wir verarbeiten sechs Kernmetallfamilien, wobei jede Familie über mehrere Legierungsgüten verfügt, um unterschiedliche Anforderungen an Leistung und Budget zu erfüllen.

Ein genauerer Blick auf die wichtigsten Metallfamilien

Aluminium — Das Arbeitstier

Aluminium ist das am häufigsten zerspant bearbeitete Metall – und das aus gutem Grund: Es lässt sich schnell schneiden, hält enge Toleranzen ein und bietet bei wettbewerbsfähigen Kosten ein ausgezeichnetes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Wir führen alle gängigen strukturellen Aluminiumlegierungen. 6061-T6 deckt die meisten Anwendungen für allgemeine Zwecke ab. 7075-T6 kommt zum Einsatz, wenn höchste Festigkeit im Vordergrund steht – üblich beispielsweise bei Halterungen für Luft- und Raumfahrtanwendungen sowie bei hochbelasteten Vorrichtungen. 2024 zeichnet sich durch hervorragende Ermüdungsfestigkeit in Umgebungen mit wechselnder Belastung aus, während 5052 sich besonders gut für maritime und korrosive Einsatzbedingungen eignet. Alle Aluminiumlegierungen können nach der Zerspanung eloxiert, harteloxiert oder pulverbeschichtet werden.

Edelstahl — Festigkeit trifft auf Korrosionsbeständigkeit

Unsere Fertigungskapazität für Edelstahl umfasst neun Legierungsgruppen – von dem spanungsfreundlichen 303 und dem universell einsetzbaren 304 bis hin zum marinegeeigneten 316L und dem ausscheidungshärtbaren 17-4PH. Edelstahl erfordert mehr Bearbeitungszeit als Aluminium – er beansprucht die Werkzeuge stärker und erzeugt mehr Wärme – ist jedoch unverzichtbar für medizinische Geräte, Lebensmittelverarbeitungsanlagen, Chemieanlagen sowie alle Anwendungen, bei denen Korrosionsbeständigkeit und mechanische Festigkeit nebeneinander bestehen müssen. 17-4PH und 15-5PH sind besonders bei Kunden aus Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung gefragt, die eine hohe Streckgrenze bei guter Korrosionsbeständigkeit benötigen.

Stahl – maximale Festigkeit für strukturelle Anwendungen

Kohlenstoffstähle und legierte Stähle sind das Rückgrat der industriellen Zerspanung. 1018 ist ein universell einsetzbarer kohlenstoffarmer Stahl, der sich ideal für Wellen, Bolzen und nicht kritische Strukturteile eignet. 1045 bietet eine erhöhte Festigkeit für Zahnräder und Kupplungen. Die Chrom-Molybdän-Stahlsorten 4130 und 4140 sind Standardwerkstoffe für hochbelastete Anwendungen im Motorsport, in der Öl- und Gasindustrie sowie im Schwermaschinenbau – sie zeichnen sich durch hervorragende Zähigkeit und Härtebarkeit aus. 4340 wird noch stärker beanspruchten Einsatzgebieten zugeordnet, beispielsweise bei Komponenten des Flugzeugfahrwerks und bei Wellen für die Kraftübertragung.

Messing & Kupfer — Präzisionsoberfläche und Leitfähigkeit

Messingmaschinen veredeln wunderschön – es gehört zu den wenigen Werkstoffen, bei denen man spiegelglatte Oberflächen ohne Nachbearbeitung erzielen kann. C360 (freibearbeitendes Messing) ist ein Standardwerkstoff für Fluidanschlüsse, Ventilgehäuse und Gewindeverbindungen. Unsere Kupferqualitäten – C10100 (sauerstofffrei), C10200 und C11000 – werden für Anwendungen ausgewählt, bei denen elektrische oder thermische Leitfähigkeit im Vordergrund steht: Sammelschienen, Kühlkörper, Elektrodenkontakte und HF-Komponenten.

Titan – Wenn sowohl Gewicht als auch Festigkeit entscheidend sind entscheidend sind

Titanium-Grad 5 (Ti-6Al-4V) ist der Industriestandard für Bauteile, die leicht, außerordentlich fest und biokompatibel sein müssen. Es ist bei vergleichbarer Zugfestigkeit etwa 45 % leichter als Stahl. Wir fräsen Titan regelmäßig für strukturelle Luftfahrtkomponenten, orthopädische Implantate und Hochleistungs-Motorsportteile. Titan erfordert spezielle Werkzeuge und kontrollierte Schnittparameter – unser Team verfügt über die Erfahrung, bei diesem anspruchsvollen Material enge Toleranzen einzuhalten, ohne die Oberflächenintegrität zu beeinträchtigen.

Kunststoffmaterial ien

Konstruktionskunststoffe sind eine sinnvolle Wahl, wenn Gewichtsreduktion, elektrische Isolierung, chemische Beständigkeit oder Kosteneffizienz im Vordergrund stehen. Wir fräsen zehn verschiedene Kunststoffe über ein breites Leistungsspektrum hinweg – von alltäglichem ABS bis hin zum Hochleistungskunststoff PEEK.

Die richtige Kunststoffauswahl

Für allgemeine Prototypen und funktionale Gehäuse sind ABS und PC kostengünstig und einfach zu bearbeiten. Wenn Verschleißfestigkeit und dimensionsstabile Eigenschaften entscheidend sind – beispielsweise bei Zahnrädern, Buchsen oder Gleitkomponenten – ist POM (Delrin) die Standardwahl. Für chemisch belastete Umgebungen bieten PTFE, PP und PVC eine ausgezeichnete Beständigkeit ohne das Gewicht oder die Kosten von Metall. PEEK steht an der Spitze der Leistungsleiter: Es verträgt Temperaturen bis zu 250 °C, ist resistent gegenüber aggressiven Chemikalien und erfüllt die FDA- sowie Biokompatibilitätsanforderungen für medizinische Geräte. HDPE und UHMW ergänzen das Sortiment für hochbeanspruchte, reibungsarme Anwendungen in der Lebensmittelverarbeitung und in Materialhandling-Anlagen.

So wählen Sie aus: Ein praktischer Rahmen

Bei der Materialauswahl sollten folgende vier Dimensionen berücksichtigt werden:

• Mechanische Anforderungen – Zugfestigkeit, Härte, Ermüdungslebensdauer, Schlagzähigkeit
• Umgebungsbedingungen – Temperaturbereich, Korrosionsrisiko, chemische Belastung, UV-Beständigkeit
• Regulatorische Anforderungen — FDA-, RoHS-, REACH-, AS9100- und ISO-13485-Zertifizierungen
• Budget — Rohstoffkosten vs. Bearbeitungskomplexität vs. Gesamtlebenszykluskosten

Falls Sie unsicher sind, welches Material für Ihre Anwendung geeignet ist, bietet Ihnen unser Ingenieurteam bei jeder Angebotsanfrage eine kostenlose Materialberatung. Wir haben bereits Hunderte von Kunden in Nordamerika und Europa dabei unterstützt, ihre Materialauswahl zu optimieren – häufig unter Kostensenkung und gleichzeitiger Leistungs- oder Lebensdauersteigerung.

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