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CNC‑Bohren in Metall & Kunststoff: Herausforderungen & Lösungen

Das CNC‑Bohren ist ein unverzichtbares Fertigungsverfahren in der modernen Industrie – besonders bei der Bearbeitung von Metall- und Kunststoffwerkstoffen. Ob in der Serienfertigung oder bei hochpräzisen Einzelanfertigungen: Ohne exakte Bohrungen funktioniert kaum ein Bauteil. Doch je nach Material gibt es ganz spezifische Herausforderungen. In diesem Beitrag beleuchten wir die Unterschiede beim CNC‑Bohren von Metallen und Kunststoffen, zeigen typische Probleme auf und bieten praxisorientierte Lösungen.

Grundlagen des CNC‑Bohrens

Das CNC‑Bohren (Computerized Numerical Control) ist ein automatisiertes Verfahren zur Herstellung von Bohrlöchern mit höchster Präzision. Die Position, Tiefe und Geometrie werden exakt programmiert und mit minimalem menschlichem Eingriff ausgeführt.

Typische Anwendungen:

  • Metallverarbeitung: Maschinenbau, Fahrzeugtechnik, Luft- & Raumfahrt

  • Kunststoffbearbeitung: Medizintechnik, Elektronikgehäuse, Konsumgüter

  • Kombinationen: Baugruppen mit Hybridmaterialien (z. B. Metall-Kunststoff)

Materialtechnologien: Metall vs. Kunststoff

Metalle

  • Härte und Festigkeit: höhere Schnittkräfte erforderlich

  • Wärmeleitfähigkeit: gute Ableitung, aber hohe Reibung erzeugt dennoch Hitze

  • Späne: schwer, dick, erfordern effiziente Spanabfuhr

Kunststoffe

  • Geringe Wärmeleitfähigkeit: neigen zum Aufschmelzen

  • Elastizität: Rückfederung beeinflusst Maßhaltigkeit

  • Empfindlichkeit: z. B. gegen Hitze, Feuchtigkeit, Faserausrichtung

Typische Herausforderungen beim CNC‑Bohren

In Metall:

  • Werkzeugverschleiß: durch hohe Härte des Materials

  • Temperaturentwicklung: kann Maßhaltigkeit beeinträchtigen

  • Spanprobleme: unzureichende Abfuhr führt zu Blockaden

  • Vibrationen: bei dünnwandigen Teilen oder hohen Drehzahlen

  • Verzug: durch interne Spannungen nach dem Bohren

In Kunststoff:

  • Aufschmelzen: durch Hitzeentwicklung am Bohrer

  • Faserauszugsprobleme: bei faserverstärkten Kunststoffen

  • Rückfederung: Lochdurchmesser wird kleiner als geplant

  • Mikrorisse: bei spröden Thermoplasten

  • Delamination: bei mehrlagigen Verbundwerkstoffen

Lösungsansätze & Best Practices

1. Werkzeugwahl

  • Metall: Hartmetall, TiAlN-beschichtete Werkzeuge

  • Kunststoff: extrem scharfe Schneiden, polierte Oberflächen

  • Geometrie: angepasster Spitzenwinkel, Spanwinkel, Freiwinkel

2. Schnittparameter

  • Drehzahl & Vorschub: je nach Werkstoff feinjustieren

  • Kunststoff: hohe Drehzahl + geringer Vorschub → saubere Schnitte

  • Metall: moderate Drehzahlen + effiziente Kühlung

3. Kühlung & Spanabfuhr

  • Innenkühlung: bei tiefen Bohrungen in Metall

  • Luft oder Minimalmengenschmierung: bei temperaturempfindlichen Kunststoffen

  • Spanbrüche fördern: durch Bohrzyklen und Rückzugstechniken

4. Spanntechnik

  • Metall: feste Einspannung mit vibrationsdämpfender Unterlage

  • Kunststoff: gleichmäßige Spannkraft → Verformungen vermeiden

  • Kombination: flexibles Spannen, z. B. mit Formeinsätzen

5. Prozessüberwachung

  • Sensorik: für Temperatur, Drehmoment und Vibration

  • Automatisierte Korrekturen: bei Werkzeugverschleiß oder Maßabweichung

  • Datenerfassung: zur Prozessoptimierung und Qualitätsnachweis

6. Qualitätssicherung

  • Nachbearbeitung: Entgraten, Reiben, Senken

  • Messung: Koordinatenmessmaschinen, optische Systeme

  • Dokumentation: für Rückverfolgbarkeit und Kundenqualität

Praxisbeispiele

Fall 1 – CNC-Bohren in Aluminium:

  • Problem: Gratbildung bei hoher Schnittgeschwindigkeit

  • Lösung: Reduzierung der Drehzahl + Verwendung eines beschichteten Bohrers

  • Ergebnis: Sauberere Kanten, kein Nacharbeiten notwendig

Fall 2 – Bohren in glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK):

  • Problem: Delamination und Faserauszüge

  • Lösung: Spezialbohrer mit scharfer Spitze + minimalem Vorschub

  • Ergebnis: Maßhaltige Bohrung ohne Strukturschäden

Zukunft & Trends im CNC‑Bohren

  • Adaptive Bohrstrategien mit KI: automatische Anpassung der Parameter in Echtzeit

  • Tool-Wear-Sensorik: längere Standzeiten durch präventive Wartung

  • Neue Werkstoffe: hybridverbundene Materialien stellen neue Anforderungen

  • Additive Fertigung + CNC: Kombinationen für optimale Bohrpräzision

Fazit

Das CNC‑Bohren von Metall und Kunststoff ist ein hochpräziser Prozess mit jeweils eigenen technischen Herausforderungen. Die richtige Kombination aus Werkzeug, Maschine, Parametereinstellung und Prozesskontrolle entscheidet über Effizienz und Qualität. Wer die Unterschiede versteht und gezielte Lösungen einsetzt, kann auch anspruchsvollste Materialien sicher und effizient bearbeiten.