Aluminium-CNC-Bearbeitung: Alles, was Sie wissen müssen

Aluminium-CNC-Bearbeitung

Die CNC-Bearbeitung von Aluminium ist eine der zuverlässigsten und praktischsten Methoden zur Herstellung stabiler, leichter Bauteile mit hoher Maßgenauigkeit. Daher findet die CNC-Bearbeitung von Aluminium vielfältige Anwendung in der Automobilindustrie, der Unterhaltungselektronik, der Automatisierungstechnik sowie im Bau- und Luftfahrtsektor.

Dieser Artikel bietet Ihnen einen umfassenden Überblick über die CNC-Bearbeitung von Aluminium, einschließlich der verwendeten Techniken, Materialien und Anwendungsbereiche. Boda verfügt über ISO-Zertifizierungen und Materialbearbeitung für Aluminiumteile und Prototypen. 

Einführung in die CNC-Bearbeitung von Aluminium

Was ist CNC-Bearbeitung?

CNC-Bearbeitung ist die Abkürzung für CComputer Nnumerisch CControlled Machining. Es handelt sich um eine moderne, kundenspezifische Bearbeitungstechnik, bei der Material (entweder durch Schneiden, Formen oder Bohren) von einem Vollmaterial mithilfe computergesteuerter Werkzeugwege abgetragen wird. Die CNC-Bearbeitung liefert Bauteile mit hoher Präzision (bis hin zur Genauigkeit im Mikrometerbereich) und ausgezeichneter Wiederholgenauigkeit. 

Wie funktioniert die CNC-Bearbeitung?

Bei der CNC-Bearbeitung wird eine digitale Konstruktion in ein präzises physisches Bauteil umgewandelt. Dies ist ein mehrstufiger Prozess, der größtenteils computergesteuert und automatisiert abläuft. Obwohl es sich um ein komplexes Verfahren handelt, lässt sich der Arbeitsablauf vereinfacht wie folgt darstellen.

• Entwerfen – Erstellung des 2D- oder 3D-Modells des Bauteils mithilfe von CAD-Software
• Programmierung – Umwandlung des Designs in maschinenlesbare Anweisungen (dies wird als G-Code bezeichnet)
• Maschinenbearbeitung – Automatisches Formen der Bauteile mithilfe der CNC-Maschine gemäß den vorgegebenen Anweisungen
• Inspektion und Fertigstellung – Abschließende Qualitätskontrolle und Oberflächenveredelungsverfahren

Wann ist die CNC-Bearbeitung von Aluminium die richtige Wahl?

Für die CNC-Bearbeitung werden nicht nur Metalle, sondern auch viele Kunststoffe, Verbundwerkstoffe und Holzarten verwendet. Zu den am häufigsten verwendeten Metallen zählen Stahl, Aluminium, Messing und Kupfer. Aluminium ist ein beliebtes Metall für die CNC-Bearbeitung, da es sich sehr leicht bearbeiten lässt. Es benötigt im Vergleich zu anderen Metallen weniger Schnittkraft. Daher ist die CNC-Bearbeitung von Aluminium die optimale Wahl, wenn Sie Bauteile mit folgenden Eigenschaften benötigen:

• Hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis (Aluminium ist eines der leichtesten Metalle mit der höchsten Festigkeit)
• Schnellere Produktion (die Bearbeitung von Aluminium ist schneller als die der meisten anderen Metalle)
• Hohe Korrosionsbeständigkeit 
• Saubere Oberflächen
• Gute thermische und elektrische Leitfähigkeit

Einer der Hauptgründe für die Beliebtheit der CNC-Bearbeitung von Aluminium ist die weite Verbreitung am Markt. Aluminiumlegierungen sind in vielen verschiedenen Qualitäten erhältlich, sodass sich die jeweiligen Leistungs- und Kostenanforderungen leicht erfüllen lassen.

Beliebte Aluminiumlegierungen für die CNC-Bearbeitung

Gefräste Aluminiumkomponenten

Die Wahl der Aluminiumlegierung beeinflusst sowohl das Produkt als auch die Werkzeuge unmittelbar. Sie bestimmt Leistung, Festigkeit, Oberflächenqualität und auch den Werkzeugverschleiß. Die gängigsten Legierungen für die Präzisionsbearbeitung von Aluminium in der modernen Industrie sind:

Aluminium 6061 (Allzweck)

Aluminium 6061 ist ein vielseitiger Werkstoff, der für die Herstellung zahlreicher kundenspezifischer Aluminiumteile verwendet wird. Er zeichnet sich durch ein ausgewogenes Verhältnis von Eigenschaften wie Bearbeitbarkeit, Schweißbarkeit und Festigkeit aus. Aluminium 6061 ist gut verfügbar und kostengünstig. Es wird hauptsächlich zur Fertigung von kundenspezifischen Aluminiumteilen wie Halterungen, Gehäusen, Rahmen usw. eingesetzt.

Aluminium 7075

Wenn Festigkeit oder Dauerfestigkeit Ihre Priorität sind, ist Aluminium 7075 die optimale Wahl. Es ist etwas schwieriger zu bearbeiten als 6061, eignet sich aber hervorragend für hochbelastete CNC-Bearbeitungsteile aus Aluminium. Dies ist die beste Option für hochbelastete Bauteile und anspruchsvolle Anwendungen.

Aluminium 2024

Für gute Dauerfestigkeit und Bearbeitbarkeit ist Aluminium 2024 die beste Wahl, sofern Korrosionsbeständigkeit keine entscheidende Rolle spielt. Bei Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen ist eine Oberflächenbehandlung erforderlich. Aluminium 2024 wird hauptsächlich für Flugzeugbauteile und Komponenten verwendet, die zyklischen Belastungen ausgesetzt sind.

Aluminium 5052

Aluminium 5052 ist aufgrund seiner ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit beliebt. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Kraftstofftanks und Bauteilen verwendet, die in korrosionsgefährdeten Umgebungen zum Einsatz kommen. Diese Aluminiumsorte ist nicht wärmebehandelbar.

Aluminium 6063

Wenn Sie gute Umformbarkeit und eine ansprechende Oberfläche bei geringer bis mittlerer Festigkeit benötigen, ist Aluminium 6063 die ideale Wahl. Deshalb wird diese Legierung häufig für Strangpressprofile und Architekturprofile verwendet.

MIC-6 – Gussplatte

MIC-6 ist der Handelsname für eine Werkzeugplatte aus Aluminiumguss, die für ihre Planheit, gute Bearbeitbarkeit und Formstabilität bekannt ist. Wenn Verformungen bei der Bearbeitung minimiert werden sollen, sind aus MIC-6 gefertigte Teile, wie z. B. Spannplatten und Vorrichtungen, äußerst nützlich.

Aluminium aus dem Vollen, Guss und Schmieden – Die beste Rohform auswählen

Stangen aus Aluminiumlegierung

Selbst bei Verwendung derselben Legierungsfamilie hat die Wahl der richtigen Rohlingsform einen großen Einfluss auf Leistung und Kosten. Aluminiumrohlinge sind hauptsächlich in den drei auf dem Markt erhältlichen Rohlingsarten erhältlich: Block-, Guss- und Schmiederohlinge. Ein Vergleich dieser drei Formen findet sich in der folgenden Tabelle.

Tabelle 1: Arten von Aluminium-Lagerformen (Aluminiumblock vs. Guss vs. Schmiedealuminium)

Für präzise bearbeitete Aluminiumteile mit vorhersagbarer Formgebung ist die Bearbeitung von Rohlingen die sicherste Option. Bei Anwendungen mit hoher Belastung oder wenn die Dauerfestigkeit entscheidend ist, ist Schmiedeteil die beste Wahl.

Arten der CNC-Bearbeitung von Aluminium

Für die Herstellung von CNC-bearbeiteten Aluminiumteilen stehen Ihnen verschiedene Verfahren zur Verfügung. Je nach erforderlicher Geometrie, Toleranzvorgaben, Oberflächengüte und Produktionsmenge müssen Sie das passende Verfahren auswählen.

CNC-Fräsen von Aluminium

Präzisionsbearbeitung von Aluminium

Dies kann als das Rückgrat der CNC-Bearbeitung von Aluminium bezeichnet werden. Beim CNC-Fräsen von Aluminium wird das Werkstück fixiert, während die Schneidwerkzeuge rotieren, um Material abzutragen. Es ist die flexibelste Methode zur Herstellung von Taschen, Nuten, Flächen und komplexen 3D-Konturen (wie Formen, Gehäusen und Halterungen). Durch den Einsatz von Mehrachsenfräsen lassen sich die Anzahl der Bearbeitungsschritte reduzieren und der Prozess vereinfachen, da in einem Arbeitsgang mehrere Seiten bearbeitet werden können. Es gibt zwei weit verbreitete Mehrachsenfräsverfahren:

• 3-Achs-Fräsen – Dies eignet sich ideal zur Herstellung prismatischer Teile wie Platten, Halterungen und Gehäuse.
• 5-Achs-Fräsen Dies ist hilfreich bei komplexeren Fällen mit komplexen Winkeln oder tiefen Taschen, in denen der Werkzeugzugang problematisch ist.

Wenn Sie kundenspezifische Aluminiumteile mit komplexerer Geometrie benötigen, ist die 5-Achs-Bearbeitung die beste Option, da sie die Nachpositionierung reduziert und die Konsistenz verbessert. Schaftfräser sind die wichtigsten Werkzeuge für die CNC-Bearbeitung von Aluminium. Es gibt viele verschiedene Typen, wie z. B. 2-Schneiden-Schaftfräser, 3-Schneiden-Schaftfräser und Fräser mit hoher Spiralanhebung. Sie werden hauptsächlich aus Wolframkarbid gefertigt, da dieses Material länger scharf bleibt, hitzebeständiger ist und höhere Spindeldrehzahlen ermöglicht. Die Werkzeugwahl hat einen großen Einfluss auf die Oberflächengüte des Werkstücks. Daher ist eine sorgfältige Entscheidung bei der Werkzeugauswahl unerlässlich.

CNC-Drehen von Aluminium

Hierbei werden die Aluminiumwerkstücke (meist Stangen) rotierend bearbeitet, während das Schneidwerkzeug den Außendurchmesser, die Innenbohrungen, Kegel, Nuten und Gewinde formt. Dies ist die beste Methode zur Bearbeitung von Teilen mit Rotationssymmetrie (wie Wellen, Kupplungen, Buchsen usw.). 

Sie können auch Bohr- oder Gewindeschneidverfahren in dieselbe Vorrichtung integrieren, wenn Sie eine schnellere Produktion benötigen. Wenn Ihr Produkt Drehteile aus AluminiumDurch Drehen erzielt man eine bessere Oberflächenhomogenität und Konzentrizität als durch Fräsen.

Funkenerosives Bearbeiten (EDM) von Aluminium

Bei diesem Verfahren wird Material mithilfe kontrollierter elektrischer Funken abgetragen. Wenn Sie sehr feine Details und filigrane Konturen erzielen möchten, die mit anderen Methoden schwer zu bearbeiten sind, ist dies die beste Vorgehensweise. Die Funkenerosion (EDM) wird häufig für harte Metalle eingesetzt. Für die CNC-Bearbeitung von Aluminiumteilen ist sie in der Regel nicht die erste Wahl, da Fräsen und Drehen schneller und kostengünstiger sind. Sie kann jedoch für die Aluminiumbearbeitung mit speziellen Anforderungen verwendet werden.

CNC-Bohren von Aluminium

CNC-Bohren wird zur Herstellung präziser Löcher eingesetzt. Auf den Bohrvorgang folgt üblicherweise das Reiben (zur genauen Durchmesserkontrolle) oder das Gewindeschneiden (zum Schneiden von Innengewinden). Bei der kundenspezifischen Bearbeitung von Aluminiumprodukten wird das Bohren üblicherweise mit Fräs- oder Drehzyklen kombiniert, um eine schnellere Montage zu ermöglichen.

CNC-Schleifen von Aluminiumteilen

Nach der Hauptbearbeitung können Sie mittels CNC-Schleifen glatte Oberflächen erzielen, die Endmaße verfeinern oder die Ebenheit verbessern. Bei diesem Verfahren wird eine Schleifscheibe verwendet. Beim Schleifen von Aluminium müssen die Prozessparameter sorgfältig kontrolliert werden, da Aluminium die Schleifmittel zusetzt. CNC-Schleifen ist zwar in der Regel kein zwingender Arbeitsschritt, kann aber bei der Präzisionsbearbeitung von Aluminiumprodukten mit hohen Anforderungen einen Mehrwert bieten. Beispielsweise ist CNC-Schleifen häufig bei medizinischen Aluminiumteilen erforderlich, da hier eine glatte Oberfläche für die Bauteile von entscheidender Bedeutung ist. 

Laserschneiden von Aluminium

Laserschneiden wird eingesetzt, wenn Aluminium in saubere, zweidimensionale Profile (Platten, Halterungen usw.) geschnitten werden muss. Es eignet sich hervorragend für schnelles Konturschneiden und die Herstellung von sich wiederholenden Formen. Laserschneiden ist besonders nützlich, wenn:

• Ihre Geometrie besteht hauptsächlich aus flachen Profilen.
• Sie benötigen eine schnelle Fertigung von kundenspezifischen Aluminiumblechteilen
• Sie planen, die Teile nach dem Zuschneiden zu biegen oder zusammenzubauen.

Mit Laserschneiden lassen sich keine 3D-Elemente erzeugen; falls Sie diese benötigen, müssen Sie auf sekundäres Fräsen/Bohren zurückgreifen.

Vorteile der CNC-Bearbeitung von Aluminium

Es gibt viele Gründe, warum die CNC-Bearbeitung von Aluminium in modernen Industrien so beliebt ist. Die wichtigsten Vorteile der CNC-Bearbeitung von Aluminium sind:

• Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht Aluminium ist bekannt dafür, Festigkeit ohne unnötiges Gewicht zu bieten. Deshalb ist es in der Luft- und Raumfahrt sehr beliebt. CNC-Bearbeitung von Aluminium in der Automobilindustrie.
• Hohe Bearbeitbarkeit und schnelle Produktion – Bei Aluminium können stets höhere Spindeldrehzahlen und Vorschubgeschwindigkeiten angewendet werden. Dies beschleunigt die Bearbeitungszyklen und führt zu einer höheren Produktionsgeschwindigkeit.
• Die Werkzeugstandzeit ist im Vergleich zu Hartmetallen hoch. Aluminium benötigt im Allgemeinen weniger Schnittkraft als Stahl. Daher ist der Werkzeugverschleiß gering, und durch eine ordnungsgemäße Spanabfuhr und scharfe Werkzeuge lässt sich die Schnittgeschwindigkeit weiter verbessern.
• Oberflächen mit hoher Oberflächenqualität Mit den richtigen Werkzeugen und Parametern lassen sich aus CNC-bearbeiteten Aluminiumteilen hervorragende Oberflächen erzielen. Daher sind Nachbearbeitungen in der Regel nicht erforderlich.
• Hohe Skalierbarkeit In den meisten Fällen lässt sich der Prototyp mit demselben grundlegenden Prozess zur Serienproduktion skalieren. kundenspezifische Aluminiumbearbeitung ein zuverlässiger Arbeitsablauf.

Alternative Methoden zur CNC-Bearbeitung von Aluminium

Obwohl die CNC-Bearbeitung viele Vorteile bietet, ist sie für manche Anwendungen nicht die wirtschaftlichste Lösung. Bei der Wahl des optimalen Bearbeitungsverfahrens müssen zahlreiche Faktoren wie Geometrie, Volumen, Material und Kosten berücksichtigt werden. Sollte CNC für Sie nicht infrage kommen, stehen Ihnen je nach Bedarf viele kostengünstige, einfache und zuverlässigere Alternativen zur Verfügung.

• Druckguss – Eine gute Wahl für die Serienfertigung komplexer Formen. In den meisten Fällen ist jedoch eine Nachbearbeitung zur Verfeinerung erforderlich.
• Extrusion – Die beste Option für lange Profile und Teile mit gleichmäßigem Querschnitt. Funktionale Merkmale können bei Bedarf anschließend per CNC-Bearbeitung von Aluminium nachbearbeitet werden.
• Blechfertigung – Bei dünnen Teilen ist die Blechumformung in Kombination mit Laserschneiden wesentlich schneller und effektiver als die CNC-Bearbeitung. 
• Additive Fertigung (3D-Druck) – Diese Methode eignet sich für spezielle Geometrien, aber für Oberflächengüteanforderungen muss man oft wieder auf CNC zurückgreifen. 

In der realen Produktionsplanung verlässt man sich nicht auf eine einzige Methode. Viele Branchen nutzen eine Kombination der oben genannten Methoden, um qualitativ hochwertige Produkte mit maximaler Zeit- und Kosteneffizienz zu erhalten. 

Anwendungsbereiche der CNC-Bearbeitung von Aluminiumteilen

Gefräster Aluminiumblock

CNC-Bearbeitung von Aluminiumteilen Die CNC-Bearbeitung von Aluminium ist in der Industrie sehr beliebt, so sehr, dass man kaum eine Branche findet, die sie nicht nutzt. Zu den häufigsten Anwendungsbereichen gehören:

• Halterungen, Beschläge und Gehäuse, die in der Luft- und Raumfahrt und Luftfahrt Branchen
• Viele Komponenten für Unterhaltungselektronik Beispiele hierfür sind Rahmen, Kamerahalterungen und hochwertige Gehäuse. Für höchste Ansprüche wird hier die Präzisionsbearbeitung von Aluminium häufig eingesetzt.
• Für die Montage werden Montageplatten, Rahmen und Gehäuse benötigt. Robotik und Automatisierung Branchen.
• Medizinische Ausrüstung, wie z. B. Vorrichtungen, Spezialhalterungen und chirurgische Instrumente mit präzisen Abmessungen.
• Leichtbauteile in der Automobilindustriewie z. B. Adapterplatten, Halterungen und Gehäuse (CNC-Aluminiumprototypen werden in dieser Branche häufig in den ersten Entwurfsphasen eingesetzt).

In den meisten dieser Branchen fordern Kunden üblicherweise einen CNC-gefrästen Aluminiumprototyp an, wenn sie eine funktionale Schnittstelle, eine passgenaue Baugruppe oder ein Teil benötigen, das exakt den CAD-Daten entsprechen soll.

Kundenspezifische Aluminiumbearbeitung bei Boda

Boda bietet hochwertige kundenspezifische Bearbeitung für alle Aluminiumlegierungen, Aluminiumgussteile und Metallbearbeitungsdienstleistungen. Wir bieten auch Nachbearbeitungsdienstleistungen wie die Verbesserung der Oberflächengüte durch mechanische Behandlungen an. Zu den verfügbaren Oberflächen gehören: 

• Gebürstetes Finish
• Poliertes Finish
• Satiniert
• Eloxiertes Finish
• Hart eloxiert

Die Standardtoleranzen für die CNC-Bearbeitung aller Aluminiumteile liegen bei etwa 0.025 mm, wobei durch Präzisionsfräsen von Aluminium noch geringere Toleranzen erreicht werden. Preisanfrage kostenloses Angebot

Fazit 

Die CNC-Bearbeitung von Aluminium ermöglicht oft eine schnelle, präzise und skalierbare Fertigung von Bauteilen. Mit der richtigen Legierung, dem passenden Verfahren (Fräsen, Drehen, Bohren usw.) und dem richtigen Design erhalten Sie stets zuverlässige CNC-bearbeitete Aluminiumteile mit exzellenter Leistung und Qualität. Manchmal ist die CNC-Bearbeitung jedoch je nach Ihren Anforderungen nicht die beste Wahl. In diesem Fall sollten Sie alternative Verfahren in Betracht ziehen.