Nachfolgend sind die in den Fertigungsprozessen von FRIMA am häufigsten verwendeten Metallwerkstoffe sowie deren jeweilige Vor- und Nachteile und typische Anwendungsgebiete aufgeführt.
1. Aluminiumlegierungen
Aluminiumlegierungen sind mit Abstand die beliebtesten Werkstoffe für die CNC-Bearbeitung.
Hauptmerkmale:
• Hervorragende Bearbeitbarkeit mit hohen Schnittgeschwindigkeiten und minimalem Werkzeugverschleiß
• Hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, was zu erheblichen Gewichtseinsparungen führt.
• Gute natürliche Korrosionsbeständigkeit
• Ausgezeichnete thermische und elektrische Leitfähigkeit
• Leicht zu beschaffen und mit einem guten Preis-Leistungs-Verhältnis
• 6061-T6: Das „Allround“-Aluminium für
CNC-BearbeitungEs bietet eine ausgewogene Gesamtleistung, gute Bearbeitbarkeit und moderate Festigkeit. Es ist die bevorzugte Wahl für Halterungen, Gehäuse, Paneele und allgemeine Strukturbauteile.
• 7075-T6: Deutlich fester als 6061, erreicht nahezu die Festigkeit von Stahl bei gleichzeitig geringem Gewicht. Etwas schwieriger zu bearbeiten, mit etwas geringerer Korrosionsbeständigkeit. Häufig verwendet für Strukturbauteile in der Luft- und Raumfahrt, hochbelastete Teile und Hochleistungsgeräte.
• 5052: Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, besonders geeignet für maritime Umgebungen. Etwas weniger fest als 6061, wodurch es sich ideal für Blech- und Gehäusekomponenten eignet.
Anwendungsbereiche:
Allgemeine Strukturbauteile, Gehäuse, Halterungen, Luft- und Raumfahrtkomponenten, Kühlkörper und alle Anwendungen, die eine Leichtbauweise erfordern.
Bei FRIMA bearbeiten wir am häufigsten Aluminiumlegierungen. Dank ihrer hervorragenden Bearbeitbarkeit können wir höhere Spindeldrehzahlen und Vorschubgeschwindigkeiten einsetzen, was zu kürzeren Lieferzeiten und geringeren Stückkosten führt.
2. Kohlenstoffstahl
Kohlenstoffstahl gibt es in einer Vielzahl von Güteklassen, er bietet ein ausgezeichnetes Preis-Leistungs-Verhältnis und hat ein breites Anwendungsspektrum, was ihn zu einem grundlegenden Werkstoff im Industriesektor macht.
Hauptmerkmale:
• Kohlenstoffarmer Stahl bietet gute Bearbeitbarkeit
• Ausgezeichnete Festigkeit und Zähigkeit
• Äußerst vielseitig; durch Wärmebehandlung lässt sich ein breites Spektrum an Härtegraden erzielen.
• Kostengünstig
• Schlechte Korrosionsbeständigkeit (erfordert bei Verwendung im Freien eine Galvanisierung oder Beschichtung zum Schutz)
Gemeinsame Noten:
• 1018: Ein typischer kohlenstoffarmer Stahl, der sich durch gute Bearbeitbarkeit, ausgezeichnete Duktilität und niedrige Kosten auszeichnet. Er eignet sich hervorragend für allgemeine Bauteile, Halterungen, Vorrichtungen und Werkzeuge sowie für Komponenten, die geschweißt oder oberflächengehärtet werden müssen.
• 1045: Ein mittelgekohlter Stahl mit höherer Festigkeit als 1018; nach der Wärmebehandlung kann er eine Härte von HRC 45–55 erreichen. Er wird häufig für Bauteile mittlerer Belastung wie Wellen, Zahnräder und Bolzen verwendet.
• A36: Baustahl mit ähnlichen Eigenschaften wie 1018; Bleche und Profile sind problemlos erhältlich. Geeignet für Bauteile und Schweißkonstruktionen.
Anwendungsbereiche:
Universelle Strukturbauteile, Wellen, Zahnräder, Bolzen, Vorrichtungen und Anwendungen, die Festigkeit bei gleichzeitig niedrigem Preis erfordern.
3. Automatenstahl
Wenn Sie bei der Bearbeitung von Stahl eine maximale Effizienz anstreben, sollten Sie Automatenstahl in Betracht ziehen.
Hauptmerkmale:
• Hervorragende Bearbeitbarkeit – feine, spröde Späne und lange Werkzeugstandzeit
• Ausgezeichnete Oberflächenbeschaffenheit
• Höhere Bearbeitungsgeschwindigkeiten reduzieren die Stückkosten direkt.
• Die mechanischen Eigenschaften sind etwas geringer als die von Standard-Kohlenstoffstahl derselben Güteklasse.
Gemeinsame Noten:
• 12L14: Der am weitesten verbreitete Automatenstahl. Durch die Zugabe von Blei werden Spanabfuhr und Oberflächenqualität deutlich verbessert, wodurch er sich ideal für die automatisierte Fertigung von hochvolumigen, präzisen Kleinteilen eignet.
• 1215: Eine bleifreie, umweltfreundliche Variante von Automatenstahl mit hervorragenden Zerspanungseigenschaften. Geeignet für Anwendungen, bei denen der Bleigehalt begrenzt ist (z. B. bestimmte medizinische und lebensmittelbezogene Anwendungen).
Anwendungsbereiche:
Großserienfertigung, Präzisionskleinteile, Gewindekomponenten und alle Projekte, die höchste Bearbeitungseffizienz und Oberflächenqualität erfordern.
Bei FRIMA empfehlen wir für Projekte mit hohem Volumen, geringen Festigkeitsanforderungen und ohne Schweißbedarf in der Regel 12L14. Im Vergleich zu Standardstahl 1018 bietet er eine 20–30%ige Verbesserung der Bearbeitungseffizienz, was zu erheblichen Kosteneinsparungen bei großen Aufträgen führt.
4. Legierter Stahl
Wenn die Festigkeit, Zähigkeit oder Härtbarkeit von normalem Kohlenstoffstahl nicht den Anforderungen genügt, ist legierter Stahl die Lösung.
Hauptmerkmale:
• Überlegene Festigkeit, Zähigkeit und Härtbarkeit im Vergleich zu Kohlenstoffstahl
• Durch Wärmebehandlung lässt sich eine breite Palette an Härte- und Zähigkeitskombinationen erzielen.
• Bessere Verschleißfestigkeit
• Etwas schwieriger zu bearbeiten als Kohlenstoffstahl
• Höhere Materialkosten
Gemeinsame Noten:
• 4140: Der klassischste legierte Baustahl. Nach der Wärmebehandlung bietet er ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit (typischerweise HRC 28–35, höhere Werte sind jedoch möglich). Er findet breite Anwendung in hochbelasteten Industriebauteilen wie Wellen, Zahnrädern, Schrauben und Hydraulikkomponenten.
• 4340: Ein hochwertiger legierter Stahl mit überlegener Zähigkeit und Härtbarkeit im Vergleich zu 4140. Wird in kritischen lasttragenden Anwendungen wie Luft- und Raumfahrtkomponenten und Hochleistungs-Automobilteilen eingesetzt.
• 4130: Geringere Festigkeit als 4140, jedoch mit besserer Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit. Geeignet für Strukturrohre, Fahrradrahmen und allgemein hochfeste Bauteile.
Anwendungsbereiche:
Hochfeste Bauteile, Wellen, Zahnräder, Verbindungselemente, Hydraulikkomponenten und Teile, die durch Wärmebehandlung spezifische mechanische Eigenschaften erfordern.
5. Edelstahl
Edelstahl vereint hervorragende Korrosionsbeständigkeit mit guten mechanischen Eigenschaften und findet breite Anwendung.
Hauptmerkmale:
• Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit (variiert je nach Güteklasse erheblich)
• Gute Festigkeit und Zähigkeit
• Einige Sorten können zur Festigkeitssteigerung wärmebehandelt werden (Ausscheidungshärtung).
• Schwieriger zu bearbeiten als Kohlenstoffstahl
• Höhere Materialkosten
Gemeinsame Noten:
• 304 (18-8): Der am häufigsten verwendete austenitische Edelstahl. Er bietet gute Korrosionsbeständigkeit, ausgezeichnete Umformbarkeit und ist nicht magnetisch. Einsatzgebiete sind Lebensmittelverarbeitungsanlagen, Medizinprodukte, Küchengeräte und allgemein korrosionsbeständige Bauteile.
• 316: Bietet eine überlegene Korrosionsbeständigkeit gegenüber 304, insbesondere eine hohe Beständigkeit gegenüber Salznebel- und Chloridkorrosion. Einsatzgebiete sind maritime Umgebungen, Anlagen der chemischen Verfahrenstechnik, medizinische Implantate und ähnliche Anwendungen.
• 17-4 PH: Ein ausscheidungshärtender Edelstahl. Nach der Wärmebehandlung erreicht er eine Härte von HRC 38–44 und bietet hohe Festigkeit. Er vereint hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und gute Bearbeitbarkeit. Er wird unter anderem für Luft- und Raumfahrtkomponenten, Medizinprodukte und hochfeste Verbindungselemente eingesetzt.
Anwendungsbereiche:
Korrosionsbeständige Bauteile, Lebensmittel- und Medizintechnik, Anwendungen in der Schifffahrt, Luft- und Raumfahrtkomponenten sowie Teile, die sowohl Festigkeit als auch Korrosionsbeständigkeit erfordern.
6. Werkzeugstahl
Werkzeugstahl ist speziell für Schneidwerkzeuge, Formen und verschleißfeste Bauteile konzipiert – wird aber auch häufig für in Massenproduktion hergestellte Teile verwendet, die eine extrem hohe Härte und Verschleißfestigkeit erfordern.
Hauptmerkmale:
• Extrem hohe Härte und Verschleißfestigkeit nach der Wärmebehandlung
• Gute Zähigkeit (variiert je nach Güteklasse)
• Ausgezeichnete Dimensionsstabilität nach der Wärmebehandlung
• Im gehärteten Zustand schwer zu bearbeiten
• Hohe Materialkosten
Gemeinsame Noten:
• A2: Lufthärtender Werkzeugstahl mit ausgewogener Verschleißfestigkeit und Zähigkeit. Verwendung: Stempel, Matrizen, Schermesser, Umformwerkzeuge usw.
• D2: Hochkohlenstoff- und hochchromhaltiger Werkzeugstahl. Bietet außergewöhnliche Verschleißfestigkeit, jedoch eine relativ geringe Zähigkeit. Wird für langlebige Werkzeuge, Schneidwerkzeuge und hochverschleißfeste Bauteile verwendet.
• S7: Schlagfester Werkzeugstahl. Überlegene Zähigkeit im Vergleich zu D2 und A2, bei etwas geringerer Härte. Verwendung: Schlagwerkzeuge, Meißel, Schermesser usw.
Anwendungsbereiche:
Schneidwerkzeuge, Matrizen, Stempel, Schermesser und alle Anwendungen, die eine extreme Verschleißfestigkeit erfordern.
7. Kupfer und Kupferlegierungen (Messing, Bronze)
Kupfer und seine Legierungen bieten hervorragende elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Verarbeitbarkeit.
Hauptmerkmale:
• Ausgezeichnete elektrische und thermische Leitfähigkeit
• Gute Korrosionsbeständigkeit
• Hervorragende Verarbeitbarkeit (insbesondere bei Messing)
• Kupfer besitzt natürliche antimikrobielle Eigenschaften
• Höhere Materialkosten als bei Stahl und Aluminium
Gängige Legierungen:
• Reines Kupfer (C110): Bietet die beste elektrische und thermische Leitfähigkeit. Wird für elektrische Kontakte, Stromschienen, Kühlkörper, Erdungskomponenten usw. verwendet.
• Messing (C360): Zweifellos das Metall mit der besten Bearbeitbarkeit. Ausgezeichnete Spanabfuhr, gute Oberflächengüte und Korrosionsbeständigkeit. Verwendung findet es in Armaturen, Ventilen, Verbindungsstücken, Zierelementen und in der Massenproduktion.
PräzisionsteileDie
• Bronze: Hervorragende Verschleißfestigkeit und selbstschmierende Lagereigenschaften. Verwendung in Lagern, Buchsen, Zahnrädern, Schiffskomponenten usw.
Anwendungsbereiche:
Elektronische Bauteile, Kühlkörper, Ventile, Armaturen, Lager, Zierteile. Messing ist insbesondere bei FRIMAs Großserienprojekten ein bevorzugtes Material; seine Bearbeitbarkeit ermöglicht extrem kurze Zykluszeiten bei gleichzeitig exzellenter Oberflächenqualität.
8. Titan und Titanlegierungen
Titan besitzt das höchste Festigkeits-Gewichts-Verhältnis aller gängigen Metalle und bietet gleichzeitig eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit.
Hauptmerkmale:
• Unübertroffenes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht unter allen gängigen Metallen
• Extrem hohe Korrosionsbeständigkeit (in vielen Umgebungen besser als Edelstahl)
• Ausgezeichnete Biokompatibilität (geeignet für medizinische Implantate)
• Äußerst schwer zu bearbeiten – erfordert starre Spannvorrichtungen, scharfe Schneidwerkzeuge und spezielle Prozessparameter
• Sehr hohe Materialkosten
Gemeinsame Noten:
• Ti-6Al-4V (Titan der Güteklasse TC4/5): Die am weitesten verbreitete Titanlegierung. Sie bietet hohe Festigkeit und vergleichsweise gute Bearbeitbarkeit. Einsatzgebiete sind Komponenten für die Luft- und Raumfahrt, medizinische Implantate und Hochleistungs-Automobilbauteile.
• Reintitan (Titan Grad 2): Reintitan in Industriequalität. Etwas geringere Festigkeit, aber bessere Umformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit. Wird in der chemischen Verfahrenstechnik und für korrosionsbeständige Anwendungen im maritimen Bereich eingesetzt.
Anwendungsbereiche:
Komponenten für die Luft- und Raumfahrt, medizinische Implantate, Hochleistungs-Automobilteile und Anwendungen, die ein Höchstmaß an Festigkeit im Verhältnis zum Gewicht und Korrosionsbeständigkeit erfordern.
9. Magnesiumlegierungen
Magnesium ist das leichteste Konstruktionsmetall und das Material der Wahl für Anwendungen, die eine extreme Gewichtsreduzierung erfordern.
Hauptmerkmale:
• Extrem geringes Gewicht – 35 % leichter als Aluminium
• Hervorragende Bearbeitbarkeit (sogar besser als Aluminium)
• Gute Dimensionsstabilität
• Geringere Festigkeit als Aluminium
• Feine Magnesiumspäne sind entzündlich; beim Bearbeiten sind besondere Schutzmaßnahmen erforderlich.
• Mäßige Korrosionsbeständigkeit
Anwendungsbereiche:
Komponenten für die Luft- und Raumfahrt, Leichtbauteile, Handgeräte und alle Anwendungen, bei denen eine extreme Gewichtsreduzierung das Hauptziel ist.