Für die CNC-Fräsbearbeitung eignet sich grundsätzlich eine Vielzahl von Werkstoffen: Metalle wie Aluminium, Stahl, Edelstahl und Messing gehören zu den am häufigsten gefrästen Materialien, aber auch technische Kunststoffe wie POM, PA und PEEK lassen sich präzise zerspanen. Die Materialwahl richtet sich dabei nach den mechanischen Anforderungen, der gewünschten Oberflächenqualität und dem geplanten Einsatzbereich des Frästeils. In diesem Artikel beantworten wir die wichtigsten Fragen rund um Materialien für die CNC-Fräsbearbeitung.
Welche Materialien lassen sich grundsätzlich CNC-fräsen?
CNC-fräsen lassen sich alle Werkstoffe, die sich spanend bearbeiten lassen und dabei stabile, reproduzierbare Ergebnisse liefern. Dazu zählen Metalle, technische Kunststoffe und in bestimmten Anwendungsfällen auch Verbundwerkstoffe. Entscheidend für die Fräsbarkeit sind die Härte, die Zähigkeit und das Wärmeleitverhalten des Materials.
Die Bandbreite der CNC-fräsbaren Werkstoffe ist groß. Für Frästeile in der Industrie kommen vor allem folgende Materialgruppen infrage:
- Metalle: Aluminium, Stahl, Edelstahl, Messing, Kupfer, Titan
- Technische Kunststoffe: POM, PA (Polyamid), PEEK, PTFE, PE
- Verbundwerkstoffe: Faserverstärkte Kunststoffe wie GFK oder CFK, sofern geeignete Werkzeuge eingesetzt werden
Nicht jedes Material lässt sich gleich gut zerspanen. Spröde Werkstoffe oder solche mit stark abrasiven Eigenschaften erfordern speziell ausgelegte Werkzeuge und angepasste Schnittparameter. Die Wahl des richtigen Werkstoffs beeinflusst nicht nur das Ergebnis, sondern auch die Wirtschaftlichkeit der Fräsbearbeitung.
Welche Metalle eignen sich besonders gut für die CNC-Fräsbearbeitung?
Aluminium ist das am besten geeignete Metall für die CNC-Fräsbearbeitung: Es ist leicht zerspanbar, ermöglicht hohe Schnittgeschwindigkeiten und liefert saubere Oberflächen. Stahl und Edelstahl folgen als weitere häufig verwendete Werkstoffe, erfordern jedoch angepasste Werkzeuge und Kühlmittel. Messing und Kupfer gelten ebenfalls als gut fräsbar.
Aluminium
Aluminium ist in der Lohnfertigung das meistverarbeitete Metall in der Fräsbearbeitung. Es lässt sich mit hohen Vorschüben bearbeiten, erzeugt wenig Werkzeugverschleiß und ermöglicht enge Toleranzen. Besonders Legierungen wie EN AW-6082 oder EN AW-7075 werden für präzise Frästeile im Maschinen- und Anlagenbau eingesetzt.
Stahl und Edelstahl
Baustähle und Vergütungsstähle wie 1.0503 (C45) oder 1.7225 (42CrMo4) eignen sich gut für anspruchsvolle Frästeile mit hohen Festigkeitsanforderungen. Edelstahl, insbesondere austenitische Sorten wie 1.4301, ist aufgrund seiner Zähigkeit anspruchsvoller zu zerspanen, bietet aber eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit. Hier sind scharfe Werkzeuge und eine gute Kühlung wichtig.
Messing und Kupfer
Messing (z. B. CuZn39Pb3) ist sehr gut fräsbar und bildet kurze, saubere Späne. Es wird häufig für Präzisionsteile in der Elektrotechnik oder im Armaturenbau verwendet. Kupfer ist ebenfalls zerspanbar, neigt aber durch seine Duktilität zu Aufbauschneiden an der Werkzeugschneide.
Welche Kunststoffe können CNC-gefräst werden?
Technische Kunststoffe wie POM (Polyoxymethylen), PA (Polyamid), PEEK und PTFE lassen sich sehr gut CNC-fräsen. Sie bieten gute Gleiteigenschaften, chemische Beständigkeit und sind deutlich leichter als Metalle. Die Bearbeitung erfordert jedoch niedrigere Schnittgeschwindigkeiten und oft den Verzicht auf Kühlmittel, um Materialverformungen zu vermeiden.
Folgende Kunststoffe werden in der Fräsbearbeitung besonders häufig eingesetzt:
- POM: Hohe Steifigkeit, gute Maßhaltigkeit, ideal für Präzisionsteile und Gleitlager
- PA (Polyamid): Gute mechanische Festigkeit, leicht zerspanbar, aber hygroskopisch
- PEEK: Hochleistungskunststoff für thermisch und chemisch belastete Anwendungen
- PTFE: Sehr gute chemische Beständigkeit, aber weich und schwierig in engen Toleranzen zu halten
- PE und PP: Kostengünstig, für weniger anspruchsvolle Bauteile geeignet
Bei der Fräsbearbeitung von Kunststoffen ist auf ausreichende Spanabfuhr zu achten, da Kunststoffspäne schmelzen und die Oberfläche beschädigen können. Scharfe Werkzeuge mit großen Spannuten sind hier empfehlenswert.
Wie beeinflusst die Materialwahl die Bearbeitungszeit und Kosten?
Die Materialwahl hat einen direkten Einfluss auf die Bearbeitungszeit und die Gesamtkosten von Frästeilen. Gut zerspanbare Werkstoffe wie Aluminium ermöglichen höhere Vorschübe und kürzere Bearbeitungszeiten, während schwer zerspanbare Materialien wie gehärteter Stahl oder Titan mehr Zeit, speziellere Werkzeuge und höheren Verschleiß bedeuten.
Konkret wirken sich folgende Faktoren auf die Kosten aus:
- Zerspanbarkeit: Gut zerspanbare Materialien reduzieren Maschinenzeit und Werkzeugverschleiß
- Materialpreis: Titan und PEEK sind deutlich teurer als Aluminium oder POM
- Werkzeugverschleiß: Harte oder abrasive Werkstoffe erhöhen den Werkzeugverbrauch und damit die Fertigungskosten
- Kühlmittelaufwand: Bestimmte Materialien erfordern aufwändigere Kühlstrategien
- Nachbearbeitung: Manche Werkstoffe benötigen nach dem Fräsen eine Wärmebehandlung oder Oberflächenveredelung
Wer bei der Materialauswahl frühzeitig auf Fertigbarkeit achtet, kann die Kosten für Frästeile deutlich senken. Es lohnt sich, bereits in der Konstruktionsphase mit dem Fertigungspartner über geeignete Werkstoffe zu sprechen.
Welche Materialien sind für die 5-Achs-Simultanbearbeitung geeignet?
Für die 5-Achs-Simultanbearbeitung eignen sich grundsätzlich dieselben Materialien wie für die konventionelle CNC-Fräsbearbeitung. Der Mehrwert dieser Methode liegt nicht im Material selbst, sondern in der Möglichkeit, komplexe Geometrien in einer Aufspannung zu fertigen. Besonders häufig werden Aluminium, Stahl, Edelstahl und Titan mit 5-Achs-Maschinen bearbeitet.
Die 5-Achs-Simultanbearbeitung ist vor allem dann sinnvoll, wenn Bauteile sehr komplexe Konturen, Hinterschneidungen oder enge Toleranzen aufweisen. Durch die simultane Bewegung aller fünf Achsen lassen sich auch schwer zugängliche Bereiche eines Werkstücks in einem Arbeitsgang bearbeiten. Das reduziert Umspannfehler und verbessert die Maßhaltigkeit des Frästeils erheblich.
Materialien, die bei der 5-Achs-Bearbeitung besonders häufig zum Einsatz kommen:
- Aluminiumlegierungen für leichte, komplexe Strukturbauteile
- Vergütungsstähle für hochbelastete Präzisionsteile
- Edelstahl für korrosionsbeständige Komponenten mit anspruchsvollen Geometrien
- Titan für Leichtbauanwendungen in der Medizin- oder Luftfahrttechnik
Welche Oberflächenbehandlungen sind nach dem CNC-Fräsen möglich?
Nach dem CNC-Fräsen stehen zahlreiche Oberflächenbehandlungen zur Verfügung, die Korrosionsschutz, Verschleißfestigkeit oder eine verbesserte Optik bieten. Zu den gängigsten Verfahren gehören Eloxieren für Aluminium, Brünieren für Stahl sowie KTL-Beschichtungen (kathodische Tauchlackierung) für Bauteile mit hohen Korrosionsschutzanforderungen.
Die Wahl der richtigen Oberflächenbehandlung hängt vom Basismaterial und dem geplanten Einsatz des Frästeils ab:
- Eloxieren: Für Aluminiumbauteile, erzeugt eine harte, korrosionsbeständige Oxidschicht
- Brünieren: Für Stahlteile, bietet leichten Korrosionsschutz und eine dekorative Schwarzfärbung
- KTL-Beschichtung: Für Stahlbauteile mit hohem Korrosionsschutzanspruch, gleichmäßige Schichtdicke auch in Hohlräumen
- Galvanische Beschichtungen: Vernickeln, Verchromen oder Verzinken für funktionale und optische Anforderungen
- Pulverbeschichtung: Robuste, farbige Schutzschicht für Außenanwendungen
- Wärmebehandlung: Härten, Vergüten oder Anlassen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften
Wichtig: Oberflächenbehandlungen beeinflussen die Endmaße eines Bauteils. Das gilt besonders für galvanische Schichten und das Eloxieren. Wer Frästeile mit engen Toleranzen plant, sollte die vorgesehene Oberflächenbehandlung bereits bei der Konstruktion berücksichtigen und mit dem Fertigungspartner abstimmen.
Wie Mematek bei der CNC-Fräsbearbeitung unterstützt
Wir begleiten Sie von der Materialauswahl bis zur fertigen, oberflächenveredelten Komponente. Als erfahrener Lohnfertigungsbetrieb bieten wir Ihnen Einzelteil- und Kleinserienfertigung mit modernen 5-Achs-CNC-Bearbeitungszentren und robotergestützter Zerspanung für skalierbare Stückzahlen.
Was wir konkret für Ihre Frästeile leisten:
- Bearbeitung einer breiten Werkstoffpalette: Aluminium, Stahl, Edelstahl, Messing, Kupfer sowie technische Kunststoffe
- 5-Achs-Simultanbearbeitung für komplexe Geometrien und enge Toleranzen in einer Aufspannung
- Umfassende Oberflächenveredelung inklusive Eloxieren, Brünieren und KTL-Beschichtung aus einer Hand
- Wärmebehandlungen als Teil des ganzheitlichen Fertigungsprozesses
- Qualitätssicherung nach DIN EN ISO 9001:2015 in jedem Fertigungsschritt
- Direkte Auslieferung über unsere eigene Fahrzeugflotte
Wenn Sie wissen möchten, welches Material und welche Bearbeitungsstrategie für Ihr Bauteil am besten geeignet ist, nehmen Sie gerne Kontakt auf. Wir beraten Sie konkret und unverbindlich.