Welche Materialien können nicht CNC-bearbeitet werden? Gründe und Alternativen

1.1 Schaumgummi mit extrem geringer Dichte

Viele Menschen begegnen im Alltag Schaumgummi mit geringer Dichte – denken Sie an den weichen Memory-Schaum, der in preiswerten Kissen, billigen Matratzenauflagen oder leichtem Verpackungsschaum verwendet wird. Diese Schäume haben eine minimale strukturelle Festigkeit: Beim Kontakt mit einem CNC-Schneidwerkzeug wird das Material komprimiert, gedehnt oder gerissen, anstatt sauber in die gewünschte Form geschnitten zu werden. Selbst die minimal einstellbare Schneidkraft einer CNC-Maschine reicht aus, um irreversible Verformungen zu verursachen. Schlimmer noch: Nach dem Schneiden behält der Schaum seine Konstruktionsmaße nicht bei – er federt unvorhersehbar zurück oder schrumpft, sodass Teile entstehen, die nicht Ihren Spezifikationen entsprechen.

1.2 Hochviskose Weichklebstoffe

Gängige Beispiele sind die Klebeschichten in temporären Klebebändern (wie Malerband oder entfernbarem Montageband) oder minderwertigen Haftklebstoffen. Diese Materialien weisen zwei entscheidende Nachteile für die CNC-Bearbeitung auf: hohe Viskosität und nahezu keine Steifigkeit. Beim Rotieren des CNC-Werkzeugs bleibt der Klebstoff an der Werkzeugoberfläche haften, behindert dessen Bewegung und beeinträchtigt den Schneidweg. Das rotierende Werkzeug zieht und dehnt den Klebstoff zudem, wodurch ungleichmäßige, ausgefranste Kanten und verformte Teile entstehen. Darüber hinaus verunreinigt der Klebstoff die CNC-Werkbank und die Werkzeuge, was eine zeitaufwändige Reinigung erfordert und das Risiko einer Kreuzkontamination für zukünftige Projekte birgt.

Bei der CNC-Bearbeitung werden Materialien durch kontrollierte Krafteinwirkung geformt – sei es durch Schneiden, Bohren oder Fräsen. Hochspröde Materialien sind nicht zäh genug, um diese Kraft aufzunehmen, was während der Bearbeitung zu sofortigen Rissen, Absplitterungen oder einer vollständigen Zersplitterung führen kann.

2.1 Dünne Glasplatten (Dicke < 0,5 mm)

Während dickes Glas (z. B. Borosilikatglas mit einer Stärke von 3 mm+) mit speziellen CNC-Anlagen bearbeitet werden kann, sind dünne Glasplatten (unter 0,5 mm, wie sie beispielsweise in Smartphone-Displayschutzfolien oder Mikrofluidik-Chips verwendet werden) tabu. Sobald ein CNC-Werkzeug Schneidkraft anwendet, zerbricht das dünne Glas sofort. Selbst bei niedrigster Schnittgeschwindigkeit und minimaler Krafteinwirkung breitet sich die Belastung des Werkzeugs schnell im dünnen Material aus und zerbricht es. Bohren ist noch riskanter: Der erste Kontakt des Bohrers zersplittert fast immer das Glas, wodurch präzise Löcher nicht mehr möglich sind.

2.2 Ultraspröde Keramikmaterialien

Die meisten Keramiken (wie Aluminiumoxid oder Zirkonoxid) können mit diamantbestückten Werkzeugen CNC-bearbeitet werden. Ultraspröde Keramiken – wie poröse Filterkeramiken oder Aluminiumoxidkeramiken mit geringer Dichte – lassen sich jedoch nicht mit herkömmlichen CNC-Methoden bearbeiten. Diese Keramiken haben eine lockere, poröse Struktur und eine extrem geringe Bruchzähigkeit. Beim Schneiden oder Fräsen mit einem CNC-Werkzeug platzen Keramikpartikel ab und hinterlassen raue, unebene Oberflächen sowie Teile, die die Größenanforderungen nicht erfüllen. Selbst kleinste Vibrationen der CNC-Maschine (häufig bei Hochgeschwindigkeitsvorgängen) können zu Rissen im gesamten Werkstück führen.

Bei der CNC-Bearbeitung entsteht Reibung zwischen Werkzeug und Material, wodurch Wärme entsteht. Bei hochreaktiven Materialien löst diese Wärme unerwünschte chemische Reaktionen aus – mit dem Werkzeug, der Umgebungsluft oder der Schneidflüssigkeit. Dies beeinträchtigt die Teilequalität und kann sogar die CNC-Maschine beschädigen.

3.1 Alkalimetalle (Natrium, Kalium, Lithium)

Alkalimetalle sind für ihre Reaktivität bekannt: Sie oxidieren schnell an der Luft und explodieren bei Kontakt mit Wasser. Bei der CNC-Bearbeitung beschleunigt Reibungswärme ihre Reaktion mit Schneidflüssigkeiten (die fast immer Wasser enthalten) und dem Sauerstoff in der Luft. Diese Reaktion setzt enorme Hitze und brennbare Gase (wie Wasserstoff) frei und birgt erhebliche Sicherheitsrisiken. Darüber hinaus haften die Reaktionsnebenprodukte (wie Metalloxide) an Werkzeug und Werkstück, was präzises Schneiden unmöglich macht. Erschwerend kommt hinzu, dass Alkalimetalle auch weich sind – sie verformen sich unter der Kraft des CNC-Werkzeugs, was die Bearbeitung erschwert.

3.2 Reaktive Seltenerdmetalle (Cer, Lanthan)

Bestimmte Seltenerdmetalle (verwendet in Elektronik, Magneten und Batterien) reagieren bei hohen Temperaturen hochreaktiv. Bei der CNC-Bearbeitung reagieren sie durch Reibungswärme mit dem Werkzeugmaterial – meist Wolframkarbid oder Schnellarbeitsstahl. Diese Reaktion zerfrisst das Werkzeug, verkürzt dessen Lebensdauer drastisch und führt zu ungleichmäßigem Schnitt. Außerdem bildet sich auf der Werkstückoberfläche eine harte, klebrige Verbindung, die sich kaum entfernen lässt und die Oberfläche des Werkstücks ruiniert.

Für die CNC-Bearbeitung sind Materialien mit einer gleichmäßigen, stabilen Struktur erforderlich, um gleichmäßige Schnitte und präzise Ergebnisse zu gewährleisten. Materialien mit unregelmäßigen Texturen, Rissen oder ungleichmäßigen Poren erfüllen diesen Standard nicht, was die CNC-Bearbeitung unzuverlässig oder unmöglich macht.

4.1 Natursteine ​​mit ungleichmäßiger Textur

Granit und Marmor werden aufgrund ihrer gleichmäßigen Dichte häufig für Arbeitsplatten und Dekorationen CNC-gefräst. Manche Natursteine ​​– wie poröser Kalkstein mit unregelmäßigen Rissen oder Sandstein mit unregelmäßigen Mineralablagerungen – lassen sich jedoch nicht CNC-bearbeiten. Aufgrund ihrer uneinheitlichen Textur variieren Härte und Dichte im Material erheblich. Beim Schneiden stößt das CNC-Werkzeug auf unvorhersehbaren Widerstand: An weichen Stellen schneidet es zu tief, an harten Stellen zu flach. Dies führt zu Teilen mit unterschiedlichen Abmessungen und unebenen Oberflächen. Schlimmer noch: Das Werkzeug nutzt sich ungleichmäßig ab (was seine Lebensdauer verkürzt) und die zufälligen Risse im Stein weiten sich beim Schneiden aus, wodurch das Werkstück zerbricht.

4.2 Poröse Materialien mit unregelmäßigen Poren

Beispiele hierfür sind Schaummetalle mit ungleichmäßiger Porengröße (für leichte Strukturteile) oder poröse Keramiken mit zufälliger Porenverteilung (für die Filtration). Die unregelmäßigen Poren führen dazu, dass das CNC-Werkzeug beim Schneiden an Halt verliert – wenn das Werkzeug auf eine Pore trifft, vibriert es (sogenanntes „Rattern“). Diese Vibration beeinträchtigt die Oberflächenqualität und macht präzise Schnitte unmöglich. Zudem können aufgrund des unvorhersehbaren Porenmusters keine konsistenten CNC-Parameter (wie Schnittgeschwindigkeit oder -kraft) eingestellt werden – selbst wenn Sie versuchen, das Material zu bearbeiten, erhalten Sie Teile mit ungleichmäßiger Dicke, rauen Kanten oder fehlenden Abschnitten.

Wenn Ihr Projekt eines der oben genannten Materialien erfordert, lassen Sie sich nicht von CNC-Einschränkungen aufhalten – es gibt bewährte alternative Methoden:

● Für ultraweiche/verformbare Materialien : Verwenden Sie Stanzen (für flache Teile wie Schaumstoffdichtungen), Vakuumformen (für 3D-Formen wie weiche Kunststoffgehäuse) oder 3D-Druck mit flexiblen Filamenten (z. B. TPU).

●   Für hochspröde Materialien : Laserschneiden (ideal für dünnes Glas oder spröde Keramik) oder Wasserstrahlschneiden (mit Hochdruckwasser zur Vermeidung von Rissen) eignen sich am besten. Für kleine, detaillierte Keramikteile ist auch Präzisionsschleifen möglich.

●   Für reaktive Materialien : Verarbeiten Sie sie in einer Inertgasumgebung (z. B. Argon), um Oxidation zu verhindern. Gießen oder Extrudieren (für Metalle wie Natrium) ist auch zuverlässiger als CNC.

●   Für Materialien mit unregelmäßiger Struktur : Durch Formen (für Kunststoffe oder Keramik) oder Sintern (für poröse Metalle) entstehen einheitliche Teile. Für kleine Chargen kann Handarbeit (mit sorgfältigem Schleifen oder Polieren) sinnvoll sein.

Als führender CNC-Bearbeitungsdienstleister haben wir Hunderten von Kunden bei der Auswahl und Bearbeitung von Materialien geholfen. Ob Sie unsicher sind, ob Ihr Material CNC-bearbeitbar ist, oder ob Sie eine individuelle Lösung für ein schwieriges Material benötigen – unser Team hilft Ihnen gerne weiter. Wir bewerten Ihr Projekt, empfehlen die besten Materialien und Methoden und liefern Teile, die Ihren Anforderungen entsprechen – pünktlich und im Rahmen des Budgets.

Bereit zum Start? Kontaktieren Sie uns noch heute für eine kostenlose Beratung. Unsere Experten helfen Ihnen, Ihr Design in ein fertiges Produkt umzusetzen, unabhängig von der Komplexität Ihrer Materialanforderungen.

1. Kann jedes weiche Material CNC-bearbeitet werden?

Nein. Nur weiche Materialien mit ausreichender Festigkeit (z. B. Schaumstoff mittlerer Dichte oder Hartkunststoffe wie PVC) funktionieren. Extrem weiche Materialien (wie Schaumgummi geringer Dichte) verformen sich zu leicht.

2. Gibt es eine Möglichkeit, dünnes Glas mit CNC-Maschinen zu bearbeiten?

Bei Glas, das dünner als 0,5 mm ist, ist eine konventionelle CNC-Bearbeitung nicht möglich. Laserschneiden oder Wasserstrahlschneiden sind die einzigen zuverlässigen Alternativen.

3. Warum beschädigen reaktive Metalle CNC-Werkzeuge?

Durch die Reibungswärme bei der CNC-Bearbeitung reagieren reaktive Metalle (wie Cer) mit Werkzeugmaterialien (z. B. Wolframkarbid), wodurch das Werkzeug abgenutzt und Schnitte zerstört werden.

4. Können poröse Materialien jemals CNC-bearbeitet werden?

Nur wenn die Poren gleichmäßig und klein sind (z. B. bei einigen geschlossenzelligen Schäumen). Unregelmäßig poröse Materialien (wie Metallschaum mit zufälligen Poren) können nicht präzise verarbeitet werden.