Die 10 besten Werkstoffe für das CNC-Fräsen in der Präzisionsfertigung: Der ultimative Leitfaden (2025)

Aluminium ist leicht, gut zerspanbar und von Natur aus korrosionsbeständig. Es ist der am häufigsten verwendete Werkstoff beim CNC-Fräsen und in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Elektronik weit verbreitet. Die Legierung 6061 bietet ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit und Zerspanbarkeit. Die Legierung 7075 ist deutlich fester und eignet sich für hoch belastete Teile. Aluminium 6061-T6 hat eine Zugfestigkeit von 310 MPa bei einer Dichte von nur 2,7 g/cm³ (Datenblatt von ASM Aerospace Specification Metals).

Steckbrief: Sorten: 6061 (EN AW-6061), 7075 (EN AW-7075), 5083 | Zerspanbarkeit: ausgezeichnet | Ideal für: Gehäuse, Halterungen, Prototypen, Teile für die Luft- und Raumfahrt | Zu beachten: Die weiche Oberfläche verkratzt leicht, daher sollten Teile, die verschleißfest sein müssen, eloxiert werden.

Edelstahl verbindet Festigkeit mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit. Die Sorten 304 und 316 sind Standard für Teile in der Medizintechnik, der Lebensmittelverarbeitung und im maritimen Bereich. Edelstahl ist schwerer zu zerspanen als Aluminium, dafür halten die Teile deutlich länger. Geglühter 316L hat eine Zugfestigkeit von 515 MPa (ASM / MatWeb), während 304 auf 505 MPa kommt (Datenblatt von ASM Aerospace Specification Metals).

Steckbrief: Sorten: 303, 304 (1.4301), 316L (1.4404), 17-4 PH | Zerspanbarkeit: mittel; 303 lässt sich am leichtesten bearbeiten | Ideal für: Medizinprodukte, Lebensmittelanlagen, Schiffsbeschläge | Zu beachten: neigt schnell zur Kaltverfestigung, daher sind scharfe Werkzeuge und gleichmäßige Vorschübe erforderlich.

Messing gehört zu den am leichtesten zerspanbaren Metallen. Es leitet Strom und Wärme gut, ist korrosionsbeständig und hat eine attraktive goldene Farbe. Typische Anwendungen sind elektrische Steckverbinder, Sanitärarmaturen, Ventile und dekorative Teile. Messing verursacht nur geringen Werkzeugverschleiß und ist daher in der Serienfertigung sehr wirtschaftlich. Automatenmessing C36000 hat je nach Zustand eine Zugfestigkeit von 338–469 MPa (Datenblatt von Smith Metal).

Steckbrief: Sorten: C36000 / CW603N (Automatenmessing) | Zerspanbarkeit: ausgezeichnet, der Referenzwert für Kupferlegierungen | Ideal für: Steckverbinder, Fittings, Ventile, kleine Präzisionsteile | Zu beachten: Bleihaltige Sorten können im Trinkwasserbereich und nach einigen EU-Vorschriften (RoHS/REACH) eingeschränkt sein, prüfen Sie daher die Konformität.

Titan bietet ein herausragendes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis und ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit. Zudem ist es biokompatibel und damit ideal für medizinische Implantate. In der Luft- und Raumfahrt wird es für Bauteile von Flugzeugzellen und Triebwerken eingesetzt. Titan ist schwer zu zerspanen und erfordert steife Aufspannungen und Spezialwerkzeuge. Ti-6Al-4V (Grade 5) hat eine Zugfestigkeit von 950 MPa bei einer Dichte von nur 4,43 g/cm³ (ASM / MatWeb).

Steckbrief: Sorten: Grade 2 (Reintitan), Grade 5 / Ti-6Al-4V (3.7165) | Zerspanbarkeit: schwierig | Ideal für: Implantate, Teile für die Luft- und Raumfahrt, Hochleistungskomponenten | Zu beachten: Die geringe Wärmeleitfähigkeit konzentriert die Wärme an der Schneide, daher mit niedrigeren Schnittgeschwindigkeiten und reichlich Kühlschmierstoff arbeiten.

Kohlenstoffstahl bietet gute Festigkeit und Zerspanbarkeit zu einem niedrigen Preis. Er ist eine Standardwahl für Wellen, Zahnräder, Vorrichtungen und Strukturbauteile. Die Sorte 1018 lässt sich leicht zerspanen und schweißen. Die Sorte 1045 enthält mehr Kohlenstoff, ist daher fester und lässt sich härten. AISI 1018 hat eine Zugfestigkeit von 440 MPa, während 1045 auf 565 MPa kommt (AZoM – 1018; AZoM – 1045).

Steckbrief: Sorten: 1018, 1045 (C45 / 1.0503), legierter Stahl 4140 | Zerspanbarkeit: gut | Ideal für: Wellen, Zahnräder, Lehren, Vorrichtungen, Maschinenteile | Zu beachten: rostet ohne Schutz, planen Sie daher eine galvanische Beschichtung, Lackierung oder Ölung ein.

PEEK gehört zu den festesten technischen Kunststoffen. Es ist beständig gegen hohe Temperaturen, Chemikalien und Verschleiß. Unternehmen aus Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und Halbleiterindustrie setzen es als Metallersatz ein, wenn Gewicht oder Isolierung entscheidend sind. Ungefülltes PEEK hat einen Schmelzpunkt von 343 °C und eine Zugfestigkeit von 98 MPa (Datenblatt Victrex PEEK 450G).

Steckbrief: Sorten: ungefüllt, glasfaserverstärkt, kohlefaserverstärkt, Medizinqualität | Zerspanbarkeit: gut, erfordert aber scharfe Werkzeuge | Ideal für: medizinische Teile, Dichtungen, Isolatoren, Metallersatz | Zu beachten: einer der teuersten Kunststoffe; Teile müssen eventuell getempert werden, um innere Spannungen abzubauen.

Nylon ist leicht, zäh und verschleißfest. Es hat eine geringe Reibung und nimmt Stöße gut auf. Damit ist es eine gute Wahl für Zahnräder, Buchsen, Rollen und Verschleißplatten. Nylon 6/6 hat eine Zugfestigkeit an der Streckgrenze von 12.000 psi (etwa 83 MPa) (Datenblatt von Protolabs). Allerdings kann es bei Sättigung bis zu 8,5 % Wasser aufnehmen, was seine Abmessungen verändert.

Steckbrief: Sorten: PA6, PA6/6, glasfaserverstärktes PA | Zerspanbarkeit: gut | Ideal für: Zahnräder, Buchsen, Rollen, Verschleißleisten | Zu beachten: nimmt Feuchtigkeit auf und quillt, daher nicht für Teile mit engen Toleranzen in feuchter Umgebung verwenden.

Delrin ist der Markenname für Acetal-Homopolymer (POM-H). Es ist steif, reibungsarm und sehr formstabil. Es gehört zu den Kunststoffen, die sich am leichtesten mit engen Toleranzen zerspanen lassen. Typische Teile sind Zahnräder, Lager, Buchsen und Ventilkomponenten. Delrin 150 nimmt bei Sättigung nur 0,9 % Wasser auf und hat einen dynamischen Reibungskoeffizienten von 0,2 (Datenblatt von Plastics International).

Steckbrief: Sorten: Delrin 150 (POM-H), Acetal-Copolymer (POM-C) | Zerspanbarkeit: ausgezeichnet | Ideal für: Präzisionszahnräder, Lager, Buchsen, Vorrichtungen | Zu beachten: Die Dauergebrauchstemperatur ist auf etwa 85 °C (185 °F) begrenzt, und es lässt sich nur schwer verkleben.

Magnesium ist das leichteste Konstruktionsmetall. Es ist etwa ein Drittel leichter als Aluminium und bietet dennoch eine gute Festigkeit im Verhältnis zu seinem Gewicht. Hersteller aus Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie und Elektronik setzen es überall dort ein, wo jedes Gramm zählt. Magnesium AZ31B hat eine Dichte von 1,77 g/cm³ und eine Zugfestigkeit von 290 MPa (Datenblatt von TechSteel).

Steckbrief: Sorten: AZ31B, AZ91D | Zerspanbarkeit: ausgezeichnet | Ideal für: leichte Gehäuse, Teile für Luft- und Raumfahrt und Automobilindustrie, Elektronikgehäuse | Zu beachten: Feine Späne und Staub sind brennbar, daher erfordert die Bearbeitung ein sauberes Spänemanagement, und bei Feinspänen darf kein wassermischbarer Kühlschmierstoff verwendet werden.

Quellen: die in den einzelnen Werkstoffabschnitten oben verlinkten Datenblätter sowie TechSteel für die Härte von Magnesium. Die Kostenangaben sind relativ und ändern sich mit den Marktpreisen.

Die langlebigsten Werkstoffe vereinen Festigkeit, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit:

• Titan (Ti-6Al-4V): höchstes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, zudem korrosions- und ermüdungsbeständig.
• Edelstahl 316: ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in Salzwasser und Chemikalien.
• Legierter Stahl (4140): lässt sich für hohe Festigkeit und Zähigkeit wärmebehandeln.
• PEEK: der langlebigste Kunststoff, beständig gegen Hitze, Chemikalien und Verschleiß.

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Ein erfolgreiches CNC-Fräsprojekt braucht vier Gruppen von Werkzeugen und Materialien:

• Schneidwerkzeuge: Schaftfräser, Planfräser, Bohrer und Gewindebohrer, meist aus Hartmetall mit TiN-, TiAlN- oder DLC-Beschichtung.
• Spanntechnik: Maschinenschraubstöcke, kundenspezifische Vorrichtungen, Spannelemente und Vakuumspanntische, die das Teil starr fixieren.
• Messmittel: Messschieber, Mikrometer, Höhenmessgeräte, Messtaster in der Maschine und ein Koordinatenmessgerät (KMG) für die Endprüfung.
• Rohmaterial: Stangen, Platten oder Blöcke in der richtigen Sorte und Größe. Das Material sollte für die Rückverfolgbarkeit mit Werkstoffzeugnissen, etwa nach EN 10204 3.1, geliefert werden.

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In der Auftragsfertigung sind die besten Werkstoffe leicht zu beschaffen, schnell zu zerspanen und preisstabil. Aluminium 6061, Edelstahl 304/316L, Messing C36000, Kohlenstoffstahl 1045 und Delrin sind die beliebtesten Optionen. Sie sind in ganz Europa und den USA in Standardabmessungen erhältlich, lassen sich berechenbar bearbeiten und halten die Stückkosten niedrig. Nutzen Sie sie für das Rapid Prototyping und nutzen Sie denselben Werkstoff anschließend für die Großserienfertigung.

Der richtige Werkstoff für präzisionsbearbeitete Teile hängt von drei Gruppen von Anforderungen ab:

• Mechanische Anforderungen: Für Festigkeit, Steifigkeit und Verschleißfestigkeit wählen Sie Stahl, Edelstahl oder Titan. Wählen Sie Aluminium, wenn das Gewicht entscheidend ist.
• Thermische Anforderungen: Für die Wärmeübertragung wählen Sie Kupfer oder Aluminium. Für hohe Betriebstemperaturen wählen Sie Titan, Edelstahl oder PEEK. Denken Sie daran, dass sich Kunststoffe bei Wärme stärker ausdehnen als Metalle.
• Elektrische Anforderungen: Für Leitfähigkeit wählen Sie Kupfer oder Messing. Für Isolierung wählen Sie PEEK, Delrin oder Nylon. Mehr dazu finden Sie bei unseren Präzisionsteilen aus Kunststoff.

Mikropräzisionsbauteile erfordern Werkstoffe, die sehr enge Toleranzen einhalten und saubere, gratfreie Kanten ermöglichen:

• Edelstahl 316: korrosionsbeständig und biokompatibel für medizinische Mikroteile.
• Messing: das am leichtesten zerspanbare Metall bei kleinen Abmessungen, ideal für Steckverbinder und Stifte.
• Titan: fest und biokompatibel für Implantate und Dentalteile.
• PEEK: ein stabiler, isolierender Kunststoff für medizinische und elektronische Mikroteile.

Der richtige Werkstoff hängt von Festigkeit, Gewicht, Korrosionsbeständigkeit, thermischen und elektrischen Anforderungen sowie dem Budget ab. Aluminium ist die vielseitigste Wahl. Titan und Edelstahl bieten die höchste Haltbarkeit. PEEK ist führend unter den Hochleistungskunststoffen. Wenn Sie unsicher sind, hilft Ihnen unser Team für technische Beratung bei der Wahl des richtigen Werkstoffs für Ihre Konstruktion. Norck liefert CNC-Präzisionsteile in einer großen Auswahl an Werkstoffen in ganz Europa und den USA. Fordern Sie ein Angebot für Ihr nächstes Projekt an.

Über die Autorin

Rose Bennet ist Content-Spezialistin bei Norck. Sie schreibt über CNC-Bearbeitung, 3D-Druck und Blechbearbeitung. Ihre Artikel helfen Ingenieuren und Einkaufsteams in Europa und den USA, die richtigen Werkstoffe und Verfahren für ihre Teile zu wählen.