Welche häufigen Defekte an Kunststoffteilen werden durch falsche Parameter­einstellungen verursacht?

Unsachgemäße Bearbeitungsparameter während der CNC-Bearbeitung von Kunststoffteilen können eine Vielzahl von Defekten verursachen, hauptsächlich durch übermäßige Wärmeentwicklung oder hohe mechanische Spannungen. Im Gegensatz zu Metallen haben Kunststoffe eine niedrige Wärmeformbeständigkeitstemperatur und sind viskoelastisch, wodurch sie sehr empfindlich auf Schnittkräfte und Temperatur reagieren. Die richtige Parameterwahl ist entscheidend, um die erforderliche Maßhaltigkeit und ästhetische Qualität zu erreichen – insbesondere bei unserem Prototyping-Service und Serienfertigungsservice für Verbraucher- und Medizinprodukte.

Wärmebedingte Defekte durch übermäßige Hitze

1. Schmelzen und Verschmieren Dies ist einer der häufigsten Defekte. Eine zu hohe Spindeldrehzahl oder eine zu niedrige Vorschubgeschwindigkeit erzeugt übermäßige Reibungswärme. Dadurch wird das Polymer weich, schmilzt und verschmiert auf der bearbeiteten Oberfläche, was zu einer schlechten Oberflächengüte, verstopften Werkzeugnuten und einem Verlust der Maßgenauigkeit führt. Dies ist besonders problematisch bei Thermoplasten wie ABS oder Nylon.

2. Grate Entgegen der Intuition sind Grate bei Kunststoffen oft ein thermischer Defekt. Ein stumpfes Werkzeug oder eine zu langsame Vorschubgeschwindigkeit führt dazu, dass das Werkzeug reibt statt schneidet, wodurch das Material erhitzt wird. Anstatt eines sauberen Schnitts verformt sich der erweichte Kunststoff und bildet einen faserigen oder aufgerollten Grat an der Austrittskante des Schnitts.

3. Innere Spannungen und Rissbildung Die bei der Bearbeitung entstehende Wärme kann das Material lokal unter Spannung setzen. Beim Abkühlen können sich diese Spannungen durch Mikrorisse oder Spannungsrisse (Crazing) entladen, insbesondere bei amorphen Kunststoffen wie Polycarbonat (PC). Diese Risse sind möglicherweise nicht sofort sichtbar, können aber später unter Belastung zum Versagen des Teils führen.

Mechanische Spannungsdefekte durch falsche Kräfte

1. Absplitterung und Delamination Zu hohe Vorschubgeschwindigkeiten oder zu große Schnitttiefen können untragbare mechanische Spannungen erzeugen, wodurch spröde Kunststoffe absplittern oder brechen. Bei geschichteten oder verstärkten Materialien wie Verbundwerkstoffen kann dies zur Delamination führen, bei der sich die Schichten voneinander lösen. Dies ist ein wichtiger Aspekt bei unserer CNC-Fräsbearbeitung empfindlicher Komponenten.

2. Geometrische Ungenauigkeit und Verzug Hohe Spannkräfte oder aggressives Schneiden können während der Bearbeitung zu elastischen Verformungen des Werkstücks führen. Nach dem Lösen der Spannvorrichtung kehrt das Teil in seine ursprüngliche Form zurück, was zu Maßabweichungen führt. Ebenso kann ungleichmäßige Erwärmung dazu führen, dass sich das Teil nach der Bearbeitung verzieht, wenn sich die inneren Spannungen ausgleichen.

3. Schlechte Oberflächenqualität Falsche Parameter führen zu einer rauen Oberfläche. Eine zu hohe Vorschubgeschwindigkeit hinterlässt sichtbare Werkzeugspuren, während eine zu niedrige Drehzahl Rattern und Vibrationsmarken verursachen kann. Um eine makellose Oberfläche zu erzielen, ist häufig ein abschließender CNC-Polierservice oder eine andere Oberflächenbehandlung erforderlich, um Bearbeitungsfehler zu korrigieren.

Parameteranpassungen zur Vermeidung von Defekten

• Zur Reduzierung von Wärme: Verwenden Sie scharfe, polierte Werkzeuge; reduzieren Sie die Spindeldrehzahl (U/min); erhöhen Sie den Vorschub, um die Wärme mit dem Span abzuführen; und verwenden Sie Druckluft oder Kühlmittel, die speziell für Kunststoffe entwickelt wurden, um Wärme zu entfernen, ohne thermischen Schock zu verursachen.

• Zur Reduzierung mechanischer Spannungen: Verwenden Sie eine geringere Schnitttiefe; reduzieren Sie den Vorschub pro Zahn; sorgen Sie für eine sichere, aber nicht deformierende Werkstückspannung; und verwenden Sie Gleichlauffräsen für einen saubereren Schnitt.

• Werkzeugauswahl: Scharfe Werkzeuge mit großen Spanwinkeln und polierten Nuten sind unerlässlich. Für Großserien nutzt unser Präzisionsbearbeitungsservice Werkzeugbahnoptimierung und spezielle Werkzeuggeometrien, um diese Defekte von Anfang an zu minimieren.