Welche Materialien können mit 5Axis CNC-Bearbeitung verarbeitet werden?

Welche Materialien können mit 5Axis CNC-Bearbeitung verarbeitet werden?  

In der modernen Präzisionsfertigung ist die 5-Achsen-CNC-Bearbeitungstechnologie aufgrund ihres hohen Freiheitsgrades, komplexen Oberflächenverarbeitungsfähigkeiten und ihrer ultrahohen Präzision zum bevorzugten Verfahren für Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilwesen und Medizin geworden. Als professioneller CNC-Bearbeitungsdienstleister mit DMG-5-Achsen-Bearbeitungszentren wird Brightstar von Kunden häufig gefragt: "Welche Materialien kann 5axis CNC tatsächlich verarbeiten?" Dieser Artikel analysiert systematisch die Bandbreite an Materialien, die für 5-Achsen-CNC-Bearbeitung geeignet sind, um Metalle, Kunststoffe, Verbundwerkstoffe und mehr abzudecken, und liefert zudem Anwendungsbeispiele in der Industrie, die Ihnen helfen, bessere Material- und Prozessentscheidungen zu treffen.  

Technische Vorteile der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung  

Bevor wir über Materialien sprechen, ist es wichtig zu verstehen, warum die 5-Achsen-Bearbeitung im Umgang mit komplexen Materialien hervorragend ist. Durch die Möglichkeit des Mehrwinkelschneidens reduziert die 5-Achsen-Bearbeitung den Bedarf an Umpositionierung erheblich und verbessert die Effizienz bei der Bearbeitung komplexer Teile wie Laufrad- und Turbinenblätter. Darüber hinaus macht seine hochpräzise Oberflächenbearbeitung es ideal für Bauteile mit Mikrometergenauigkeit, wie Flugzeugtriebwerksteile und medizinische Implantate. Für schwer zu bearbeitende Materialien wie Titanlegierungen und Superlegierungen bietet die 5-Achsen-Bearbeitung deutliche Vorteile bei der Bewältigung der Herausforderungen harter Werkstoffe.  

Metallmaterialien: Das Hauptschlachtfeld der 5-Achsen-Bearbeitung  

Aluminiumlegierungen sind die erste Wahl für leichte Anwendungen, mit gängigen Klassen wie 6061T6, 7075T6 und 2024. Diese Materialien sind leicht zu bearbeiten, geeignet für Hochgeschwindigkeitsschneiden und liefern ausgezeichnete Oberflächenoberflächen. Sie werden in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie weit verbreitet eingesetzt. Beispielsweise werden in der Automobilfertigung Aluminiumlegierungen für Motorzylinderköpfe und Fahrwerkskomponenten verwendet, während sie in der Luft- und Raumfahrt in Flugzeugbauteilen und Drohnenrahmen eingesetzt werden.  

Edelstahl ist bekannt für seine Korrosionsbeständigkeit und hohe Festigkeit, unterteilt in austenitischen Edelstahl (z. B. 304, 316) und martensitischen Edelstahl (z. B. 420, 440C). Austenitischer Edelstahl ist ideal für komplexe Hohlraumbearbeitung in medizinischen Geräten und Lebensmittelmaschinen, während martensitischer Edelstahl aufgrund seiner hohen Härte oft eine 5-Achsen-Präzisionspolitur erfordert – wie etwa bei chirurgischen Werkzeugen.  

Titanlegierungen dominieren hochwertige Anwendungen, mit typischen Qualitäten wie Ti6Al4V (Klasse 5) und CPTi (Klasse 2). Die Hauptherausforderungen bei der Bearbeitung von Titanlegierungen sind ihre schlechte Wärmeleitfähigkeit und die Tendenz, an Schneidwerkzeugen zu haften, was 5-Achsen-Maschinen mit temperaturkontrollierten Kühlsystemen erforderlich macht. Titanlegierungen werden häufig in Flugzeugtriebwerksblättern, Fahrwerk und medizinischen Anwendungen wie orthopädischen Implantaten und Zahnvorrichtungen eingesetzt.  

Superlegierungen wie Inconel 718 und Hastelloy X behalten die Leistung unter extremen Bedingungen, sind jedoch aufgrund ihrer hohen Festigkeit und Arbeitshärtung schwer zu bearbeiten. Das starre Design der 5-Achsen-Maschinen adressiert diese Herausforderungen effektiv und macht sie für Turbinenscheiben und Raketentriebwerksdüsen geeignet.  

Nichtmetallische Werkstoffe: Branchenübergreifende Anwendungen der 5-Achsen-Bearbeitung  

Technische Kunststoffe wie PEEK (Polyetheretherketon) und Nylon (PA66) sind ebenfalls wichtige Materialien für die 5-Achsen-Bearbeitung. PEEK bietet eine hohe Temperaturbeständigkeit (260 °C) und Biokompatibilität, was es für medizinische Katheter und Luft- und Raumfahrt-Isolierungskomponenten geeignet macht. 5-Achsen-Bearbeitung hilft, Spannungsrisse zu vermeiden, die durch Schichtschnitt entstehen. Nylon, bekannt für seine Verschleißfestigkeit, wird in Zahnrädern und Lagern verwendet. 

Darüber hinaus wird die 5-Achsen-Bearbeitung weit verbreitet in der Nachbearbeitung von 3D-gedruckten Metallteilen eingesetzt, wie etwa beim Entfernen von Stützstrukturen und der Verfeinerung komplexer innerer Hohlräume (z. B. topologieoptimierter Bauteile).  

Empfehlungen  zur Materialauswahl und 5-Achsen-Prozessoptimierung

Für verschiedene Materialien werden spezifische 5-Achsen-Bearbeitungsstrategien empfohlen:  

Titanlegierungen: Hochdruckkühlung und Schneiden mit variabler Geschwindigkeit werden empfohlen. Das temperaturkontrollierte  Ölkühlsystem von Brightstar minimiert die thermische Verformung effektiv.  

 Superlegierungen: Trochoidales Fräsen ist der ideale Ansatz, kombiniert mit maßgefertigten keramisch beschichteten Werkzeugen, um die Lebensdauer des Werkzeugs zu verlängern.  

 Kohlefaser: Ultraschall-Vibrationsgestützte Bearbeitung und Antidelaminationsvorrichtungen verbessern die Bearbeitungsqualität erheblich.  

Warum die 5-Achsen-Bearbeitungsdienste von Brightstar wählen?  

Brightstar bietet umfassende Materialabdeckung und bietet One-Stop-Lösungen von Aluminiumlegierungen bis hin zu Kohlefaser. Die Ausrüstung erreicht eine Wiederholungspositionsgenauigkeit von ±0,003 mm und erfüllt damit die Luft- und Raumfahrtstandards AS9100. Durch die Integration von 5-Achsen-Prozessen hilft Brightstar Kunden, Nachbearbeitungsschritte wie Polieren oder EDM zu reduzieren und so die Kosten zu optimieren.  

Während die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung eine deutlich größere Materialanpassungsfähigkeit als herkömmliche Methoden bietet, ist die Ausrichtung der Materialeigenschaften, der Werkzeugwahl und der Schneidparameter entscheidend. Mit umfangreicher Branchenerfahrung hilft Brightstar Prototype CNC den Kunden, das perfekte Gleichgewicht zwischen Effizienz, Präzision und Kosten zu finden.  

Referenzen:  

1. MIT Press. (2022). Handbuch fortschrittlicher Fertigungstechnologien.  

2. SAE International. (2021). Titanbearbeitung: Luft- und Raumfahrtanwendungen.  

3. ISO 107917:2020, Prüfbedingungen für Bearbeitungszentren — Teil 7: Genauigkeit der fertigen Prüfstücke.  

4. Technologie zur Verarbeitung von Verbundwerkstoffen (Science Press, 2023).