In modernen Fertigungssystemen werden Kunststoffmaterialien aufgrund ihres geringen Gewichts, ihrer Korrosionsbeständigkeit und ihrer einfachen Verarbeitung häufig in mechanischen Teilen, in der Elektronik, in der Automobilindustrie und in medizinischen Geräten verwendet. Vor allem in der CNC-Bearbeitung sind bearbeitete Kunststoffe zu einer wichtigen Alternative zu einigen Metallwerkstoffen geworden. Verschiedene Kunststoffarten weisen erhebliche Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften, der Temperaturbeständigkeit und der Verarbeitungsstabilität auf; Daher ist die richtige Materialauswahl für die Gewährleistung der Verarbeitungsqualität und Produktleistung von entscheidender Bedeutung.
Aus Sicht der Materialklassifizierung umfassen die für die Bearbeitung geeigneten Kunststoffe hauptsächlich technische Mehrzweckkunststoffe, technische Hochleistungskunststoffe und einige Spezialkunststoffe. Unter diesen verfügt ABS als einer der am häufigsten verwendeten technischen Kunststoffe über eine gute Schlagzähigkeit und Dimensionsstabilität, ist leicht zu bearbeiten und weist eine hohe Oberflächengüte auf. Bei der Herstellung kundenspezifischer Kunststoffteile wird ABS häufig für Schalen und Strukturträger verwendet und eignet sich besonders für Produkte, die eine Zweitbeschichtung oder Galvanisierung erfordern.
Auch Nylonmaterialien (wie PA6, PA66 und PA12) spielen bei der Bearbeitung eine wichtige Rolle. PA6 verfügt über ausgezeichnete umfassende mechanische Eigenschaften und Verschleißfestigkeit, wodurch es für mechanische Strukturteile geeignet ist; PA66 zeichnet sich durch Festigkeit und Hitzebeständigkeit aus, seine hohe Härte muss jedoch bei der Bearbeitung berücksichtigt werden, um Stöße auf Schneidwerkzeuge zu vermeiden; PA12 ist für seine geringe Wasseraufnahme und hervorragende Dimensionsstabilität bekannt und eignet sich daher für die CNC-Bearbeitung von Kunststoffen. Bei der CNC-Bearbeitung von Kunststoffen werden Nylonmaterialien häufig für Zahnräder, Schieber und Lager verwendet.
POM (Polyoxymethylen) ist eine weitere sehr repräsentative Art bearbeiteter Kunststoffe. Es zeichnet sich durch einen niedrigen Reibungskoeffizienten, eine hohe Steifigkeit und eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität aus und eignet sich daher ideal für die Präzisionsbearbeitung von Teilen. Aufgrund seiner guten Selbstschmiereigenschaften wird POM häufig in Zahnrädern, Führungsbahnen und Präzisionsübertragungsstrukturen verwendet. Beim Kunststoff-CNC-Drehen und Kunststoff-CNC-Fräsen kann POM eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität erreichen, was es zu einem der kostengünstigsten technischen Kunststoffe macht.
Als transparente Materialien sind PMMA (Acryl) und PC (Polycarbonat) repräsentativ. PMMA zeichnet sich durch eine extrem hohe Lichtdurchlässigkeit und eine hervorragende Oberflächengüte aus und eignet sich daher für optische Komponenten und Displayprodukte. PC hingegen zeichnet sich durch Schlagzähigkeit und Hitzebeständigkeit aus und eignet sich daher für Schutzhüllen und transparente Strukturbauteile. Bei CNC-Bearbeitungsanwendungen aus Polycarbonat bietet das PC-Material ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit und Transparenz, was es zu einer wichtigen Wahl für Gehäuse von High-End-Geräten macht.
Polypropylen (PP) und Polyvinylchlorid (PVC) sind kostengünstigere Allzweckkunststoffe. PP hat eine geringe Dichte und eine hohe chemische Beständigkeit, aber eine geringere Steifigkeit, wodurch es bei der Verarbeitung anfällig für Verformungen ist. PVC verfügt jedoch über eine gute Korrosionsbeständigkeit und gute Isolationseigenschaften, wodurch es sich für Rohre und elektrische Isolationskomponenten eignet. Diese Materialien werden häufig beim CNC-Schneiden von Kunststoffen für Anwendungen verwendet, die eine geringere Präzision oder Korrosionsbeständigkeit erfordern.
Im Bereich der Hochleistungskunststoffe stechen PPS und PEEK hervor. PPS weist eine ausgezeichnete Hochtemperaturbeständigkeit und chemische Stabilität auf und eignet sich daher für Struktur- und Isolierkomponenten in Hochtemperaturumgebungen. Als spezieller technischer Kunststoff vereint PEEK hohe Festigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit und hervorragende Verschleißfestigkeit und wird häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik und der Herstellung von High-End-Geräten eingesetzt. Bei der CNC-Bearbeitung technischer Kunststoffe sind diese Materialien zwar teurer, verbessern jedoch die Produktleistung und -lebensdauer erheblich.
PTFE (Polytetrafluorethylen) ist für seinen extrem niedrigen Reibungskoeffizienten und seine hervorragende chemische Beständigkeit bekannt und eignet sich daher für Dichtungen und Antihaftbeschichtungen. Allerdings ist seine Steifigkeit relativ gering, was eine sorgfältige Kontrolle der Verformung während der Verarbeitung erfordert. Polyurethan (PU) wird vor allem in elastischen Bauteilen eingesetzt und bietet gute Verschleißfestigkeit und Dämpfungseigenschaften. PET-Materialien vereinen gute mechanische Eigenschaften mit Dimensionsstabilität und sind daher für bearbeitete Kunststoffteile wertvoll.
Im eigentlichen Auswahlprozess müssen mehrere Schlüsselfaktoren umfassend berücksichtigt werden. Erstens gibt es die Bearbeitbarkeit; Die Schneidleistung verschiedener Materialien wirkt sich direkt auf die Bearbeitungseffizienz und die Werkzeugstandzeit aus. Zweitens gibt es mechanische Eigenschaften, einschließlich Festigkeit, Steifigkeit und Ermüdungsbeständigkeit. Drittens gibt es die Anpassungsfähigkeit an die Umwelt, wie z. B. Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Wasseraufnahme. Darüber hinaus müssen spezifische Anwendungsanforderungen berücksichtigt werden, beispielsweise ob Transparenz, elektrische Isolierung oder Verschleißfestigkeit erforderlich sind.
Insgesamt ist eine große Vielfalt an Kunststoffen für die Bearbeitung geeignet, von Allzweckkunststoffen bis hin zu technischen Hochleistungskunststoffen, die alle je nach Anwendungsbedarf ausgewählt werden können. Durch die richtige Materialabstimmung und Prozessoptimierung kann nicht nur die Bearbeitungseffizienz verbessert, sondern auch die Leistung von CNC-Prototypen aus Kunststoff erheblich gesteigert werden. In zukünftigen Fertigungssystemen werden Kunststoffmaterialien eine immer wichtigere Rolle hinsichtlich Leichtbau, hoher Leistung und Kostenoptimierung spielen.
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