Kunststoff-Dichtetabelle: Vergleich gängiger CNC-Bearbeitungsmaterialien

Als Anwendungstechniker bei PlasticCNCPro verbringe ich meine Tage damit, Kunden bei der Auswahl des richtigen Kunststoffs für ihre CNC-gefrästen Teile zu unterstützen. Eine der ersten Fragen, die wir stellen, lautet: „Welche Dichte muss Ihr Bauteil aufweisen?“ Die Dichte beeinflusst das Gewicht, die Versandkosten, die Zerspanbarkeit und sogar das Verhalten des Teils in Ihrer Baugruppe. In diesem Artikel führe ich Sie durch eine vollständige Kunststoff-Dichtetabelle für die CNC-Bearbeitung, beantworte häufige Fragen und zeige Ihnen, wie Sie die Dichte als Ausgangspunkt für die Materialauswahl nutzen können.

Was ist Kunststoffdichte und warum ist sie für die CNC-Bearbeitung wichtig?

Die Dichte ist einfach die Masse pro Volumeneinheit, typischerweise ausgedrückt in Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm³). Bei Kunststoffen verrät Ihnen dieser Wert, wie schwer ein bestimmtes Volumen sein wird. Aber die Dichte ist mehr als nur ein Gewichtsmaß – sie beeinflusst mehrere Aspekte der CNC-Bearbeitung:

Bauteilgewicht und Versandkosten: Kunststoffe mit geringerer Dichte (z. B. PP mit 0,90 g/cm³) ergeben leichtere Teile, was die Versand- und Handhabungskosten senkt. Kunststoffe mit höherer Dichte wie PTFE (2,2 g/cm³) sind bei gleichem Volumen wesentlich schwerer.
Zerspanbarkeit: Dichte Kunststoffe lassen sich oft sauberer bearbeiten, da die Späne steifer sind und leicht brechen. Weiche Kunststoffe mit geringer Dichte (wie LDPE) können gummiartig sein und neigen zum Schmelzen oder zur Gratbildung.
Wärmeableitung: Dichtere Materialien leiten Wärme in der Regel besser ab, was dazu beiträgt, lokales Schmelzen während der Bearbeitung zu reduzieren.
Anwendungseignung: Ein leichtes Teil für eine Drohne erfordert eine geringe Dichte; ein chemisches Ventil benötigt möglicherweise einen dichten, inerten Kunststoff wie PTFE.

Aber die Dichte allein sagt nicht alles aus. Vergleichen Sie sie immer mit den mechanischen und thermischen Eigenschaften – Festigkeit, Steifigkeit, Wärmeformbeständigkeit und chemische Beständigkeit –, um das richtige Material auszuwählen.

Vollständige Kunststoff-Dichtetabelle für CNC-Bearbeitungsmaterialien

Unten finden Sie eine Tabelle gängiger CNC-Kunststoffe, die wir bei PlasticCNCPro bearbeiten. Die Dichtebereiche variieren je nach Qualität, Zusatzstoffen und Kristallinität; betrachten Sie diese daher als typische Werte.

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| PP (Polypropylen) | 0,89–0,91 | Gut | Leicht, chemikalienbeständig, reibungsarm |

| UHMW-PE | 0,93–0,95 | Gut | Verschleißfest, reibungsarm, Lebensmittelkontakt |

| HDPE | 0,94–0,97 | Gut | Steif, chemikalienbeständig, leicht zu bearbeiten |

| ABS | 1,04–1,06 | Exzellent | Zäh, schlagfest, gute Oberflächenbeschaffenheit |

| Polycarbonat | 1,20–1,22 | Gut | Schlagfest, zäh, kann gummiartig sein |

| PEEK | 1,30–1,32 | Gut | Hochtemperaturfest, hochfest, teuer |

| PVC | 1,35–1,45 | Gut | Dicht, chemikalienbeständig, kann sich aber zersetzen |

| PET | 1,38–1,41 | Gut | Fest, starr, gute dielektrische Eigenschaften |

Hinweis: Die Dichte variiert je nach Hersteller, Füllstoffen (Glas, Carbon) und Kristallinität. Fordern Sie immer ein Materialdatenblatt für Ihre spezifische Qualität an.

Welche Kunststoffe sind am besten für die CNC-Bearbeitung geeignet? (PAA)

Ich werde oft gefragt: „Welchen Kunststoff sollte ich für mein Projekt bearbeiten?“ Die besten Optionen sind:

Acetal (Delrin) – Meine erste Wahl für Zahnräder, Buchsen und Lager. Geringe Feuchtigkeitsaufnahme, exzellente Formstabilität und sauberes Spanbrechen. Dichte ca. 1,42 g/cm³.
Nylon 6/6 – Fest, zäh, verschleißfest. Gut für Strukturbauteile, nimmt jedoch Feuchtigkeit auf und kann quellen. Dichte ~1,15 g/cm³.
ABS – Leicht zu bearbeiten, schlagfest, kostengünstig. Großartig für Prototypen und Gehäuse. Dichte ~1,05 g/cm³.
PEEK – Wenn Sie hohe Temperaturen (260°C Dauerbetrieb) und Chemikalienbeständigkeit benötigen. Lässt sich mit scharfen Werkzeugen gut bearbeiten. Dichte 1,32 g/cm³.

Was ist mit schwierigen Kunststoffen? PTFE ist sehr dicht (2,2 g/cm³), aber weich und gummiartig. Es neigt dazu, während der Bearbeitung zu reißen und sich zu verformen. UHMW (0,94 g/cm³) ist zäh, aber wenig steif – es kann sich unter Spanndruck verformen. Beide erfordern spezielle Vorschübe, Drehzahlen und Werkzeuggeometrien.

Kunststoff-Dichtevergleiche: PP vs. HDPE und andere häufige Fragen (PAA)

Wie hoch ist die Dichte von PP im Vergleich zu HDPE?

PP: 0,89–0,91 g/cm³
HDPE: 0,94–0,97 g/cm³

Beide sind Polyolefine mit geringer Dichte, die auf Wasser schwimmen. HDPE ist etwas dichter, steifer und schlagfester als PP. Für bearbeitete Teile bietet HDPE eine bessere Formstabilität.

Welcher Kunststoff hat die höchste Dichte?

PTFE (Teflon) ist mit ~2,2 g/cm³ der dichteste gängige CNC-Kunststoff. Danach folgt PVDF mit ~1,78 g/cm³. Diese dichten Kunststoffe erfordern oft langsamere Bearbeitungsgeschwindigkeiten und eine sorgfältige Werkzeugauswahl.

Welches Material wird am häufigsten für CNC-Werkzeuge verwendet?

CNC-Werkzeuge (Schneidwerkzeuge) sind fast immer aus Metall – Hartmetall, Schnellarbeitsstahl (HSS) oder diamantbeschichtet. Aber für die Kunststoff-Werkstücke sind die am häufigsten von uns bei PlasticCNCPro bearbeiteten Materialien Acetal und Nylon. Sie bieten das beste Gleichgewicht zwischen Zerspanbarkeit, Festigkeit und Kosten.

Faktoren bei der Wahl eines Kunststoffs für die CNC-Bearbeitung

Die Dichte ist nur ein Teil des Puzzles. Hier ist, was ich empfehle, zusätzlich zu bewerten:

Mechanische Eigenschaften: Zugfestigkeit, Steifigkeit (Modul) und Schlagzähigkeit. Kunststoffe mit hoher Dichte neigen dazu, steifer zu sein, aber nicht immer – PTFE ist dicht und dennoch flexibel.
Thermische Eigenschaften: Wärmeformbeständigkeit (HDT) und thermischer Ausdehnungskoeffizient (CTE). Dichte Materialien haben oft einen niedrigeren CTE und verarbeiten Wärme besser, prüfen Sie jedoch das Datenblatt.
Zerspanbarkeit: Spanbildung, Schnittkräfte und erreichbare Oberflächengüte. Ein dichtes, aber sprödes Acryl kann reißen; ein dichtes, aber weiches PTFE kann verschmieren.
Chemische Beständigkeit: Die Dichte lässt nicht direkt auf die chemische Beständigkeit schließen, aber kristalline Kunststoffe mit hoher Dichte wie PTFE und PVDF gehören zu den inertesten Materialien.
Kosten und Verfügbarkeit: Kunststoffe mit hoher Dichte wie PTFE und PEEK sind teuer. Standardkunststoffe mit geringerer Dichte (PP, HDPE) sind günstig, können aber an Festigkeit mangeln.
Einfluss der Dichte auf das Bauteilgewicht: Für fliegende Teile (Drohnen, Robotik) oder gewichtssensible Baugruppen wählen Sie Materialien mit geringer Dichte. Für Ballast oder Schwingungsdämpfung sollten Kunststoffe mit hoher Dichte in Betracht gezogen werden.

Detaillierte Materialprofile nach Dichte gruppiert

Kunststoffe mit geringer Dichte (0,89–1,2 g/cm³)

Dies sind die leichten Arbeitstiere:

PP, LDPE, HDPE, UHMW: Alle schwimmen auf Wasser. Großartig für Lebensmittelkontakt, reibungsarme Lager, Verschleißleisten und leichte Gehäuse. Die Zerspanbarkeit ist gut bis befriedigend – Typen mit geringer Dichte können gummiartig sein.
Nylon 6/6 (1,13–1,16): Stärker und verschleißfester als Polyolefine. Nimmt bis zu 2,5 % Feuchtigkeit nach Gewicht auf, daher vor der Bearbeitung ggf. trocknen.

Kunststoffe mit mittlerer Dichte (1,2–1,4 g/cm³)

Ausgewogene Eigenschaften, exzellente Zerspanbarkeit:

ABS (1,05): Zäh, schlagfest, leicht zu kleben/lackieren. Unsere erste Wahl für Prototypen.
Acryl (1,19): Klar, UV-stabil. Lässt sich wunderbar bearbeiten, kann aber spröde sein – verwenden Sie scharfe Werkzeuge und vermeiden Sie Spannungskonzentrationen.
Polycarbonat (1,20): Extrem schlagfest. Kann gummiartig sein; verwenden Sie viel Kühlmittel.
Acetal (1,41–1,43): Mein Favorit. Reibungsarm, formstabil, leicht zu bearbeiten. Ideal für Zahnräder, Buchsen und elektrische Isolatoren.

Kunststoffe mit hoher Dichte (1,4–2,2 g/cm³)

Steif, fest, oft hochtemperatur- oder chemikalienbeständig:

PVC (1,35–1,45): Dicht, starr, chemikalienbeständig. Lässt sich gut bearbeiten, setzt jedoch korrosive Dämpfe frei – sorgen Sie für ausreichende Belüftung.
PET (1,38–1,41): Fest, starr, gute dielektrische Eigenschaften. Wird für Isolatoren und mechanische Teile verwendet.
PEEK (1,32): Hochleistungskunststoff, hält 260°C stand, chemikalienbeständig. Lässt sich gut mit Hartmetall bearbeiten.
PTFE (2,14–2,20): Absolut dichtestes Material. Extrem inert, reibungsarm, aber sehr weich. Erfordert spezialisierte Werkzeuge.
PVDF (1,78): Hochrein, gut für Halbleiter- und Chemieanwendungen. Lässt sich gut bearbeiten, achten Sie jedoch auf Wärmeentwicklung.

Designüberlegungen für die CNC-Bearbeitung von Kunststoffen

Im Laufe der Jahre habe ich viele Bauteile aufgrund schlechten Designs versagen sehen. Hier sind meine Tipps:

Scharfe Ecken: Vermeiden Sie scharfe Innenecken – sie erzeugen Spannungsspitzen, die zu Rissen führen können, insbesondere bei spröden Kunststoffen wie Acryl. Verwenden Sie großzügige Radien (R≥1,5 mm).
Werkzeugauswahl: Verwenden Sie scharfe, polierte Hartmetallwerkzeuge mit hohem Drallwinkel. Dies reduziert Schnittkräfte und Wärmeentwicklung. Verwenden Sie niemals stumpfe Werkzeuge – sie führen zu Schmelzbildung und schlechter Oberflächengüte.
Kühlung und Spanabfuhr: Bei Kunststoffen mit geringer Dichte (PP, HDPE) baut sich schnell Wärme auf. Verwenden Sie Druckluft oder Sprühnebelkühlung. Bei Kunststoffen mit hoher Dichte (PTFE, PEEK) können die Späne abrasiv sein – saugen Sie diese ab.
Spannmittel und Fixierung: Kunststoffe mit geringer Dichte (UHMW, LDPE) verformen sich leicht unter Spanndruck. Verwenden Sie weiche Backen oder Vakuumspannvorrichtungen. Bei dichten Kunststoffen (Acetal, Nylon) ist die Spannkraft weniger problematisch, aber vermeiden Sie ein Zerquetschen.

Häufige Anwendungen bearbeiteter Kunststoffteile nach Dichte

Geringe Dichte: Drohnenkomponenten, leichte Gehäuse, Teile für lebensmittelverarbeitende Maschinen, antistatische Verschleißleisten.
Mittlere Dichte: Automobilinnenteile, Prototypengehäuse, elektrische Isolatoren, Zahnräder und Lager.
Hohe Dichte: Chemische Prozessventile, Hochtemperaturdichtungen, Pumpenlaufräder, Halbleiterkomponenten und PTFE-Dichtungen.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Können alle Kunststoffe CNC-bearbeitet werden?

Nein. Sehr weiche Kunststoffe (wie thermoplastische Elastomere) oder solche, die leicht schmelzen (wie einige Polyethylene geringer Dichte), sind schwierig. Wir können viele technische Kunststoffe bearbeiten, aber einige erfordern eine spezielle Handhabung.

Was ist die größte Herausforderung bei der CNC-Bearbeitung von Kunststoffen?

Wärmeentwicklung und Spanverschweißung. Kunststoffe haben im Vergleich zu Metallen eine schlechte Wärmeleitfähigkeit. Wärme kann dazu führen, dass das Material weich wird, schmilzt oder am Werkzeug kleben bleibt. Die Verwendung scharfer Werkzeuge, korrekter Drehzahlen/Vorschübe und Kühlmittel ist unerlässlich.

Warum ist Feuchtigkeitsaufnahme wichtig?

Einige Kunststoffe, insbesondere Nylon, nehmen Wasser aus der Luft auf. Dies kann zu Dimensionsänderungen (Quellen) führen und die mechanischen Eigenschaften verringern. Lagern Sie Materialien für Teile mit engen Toleranzen in einer trockenen Umgebung oder bearbeiten Sie sie unmittelbar nach dem Trocknen.

Sind CNC-bearbeitete Kunststoffteile langlebig?

Es kommt auf das Material an. Acetal und Nylon sind für Lager- und Zahnradanwendungen sehr langlebig. Acryl und Polycarbonat sind schlagfest, können aber zerkratzen. PTFE ist weich, aber chemisch inert. Stimmen Sie das Material immer auf die Belastungsbedingungen ab.

Wie hoch ist die Dichte von PTFE?

PTFE hat eine Dichte zwischen 2,14 und 2,20 g/cm³. Es ist der schwerste gängige Kunststoff, den wir bearbeiten, weshalb er oft für Anwendungen verwendet wird, die eine dichte, inerte Dichtung erfordern.

Fazit: So nutzen Sie diese Dichtetabelle für Ihr nächstes Projekt

Die Dichte ist ein hervorragender Ausgangspunkt für die Auswahl eines CNC-Kunststoffs, sollte aber nicht Ihr einziges Kriterium sein. Verwenden Sie die obige Tabelle, um Ihre Optionen einzugrenzen, und vergleichen Sie diese dann mit der mechanischen Festigkeit, den thermischen Grenzwerten, der chemischen Verträglichkeit und den Kosten. Bei PlasticCNCPro empfehlen wir, Prototypen mit einem kleinen Stück des Materials zu erstellen, um die Zerspanbarkeit und Passgenauigkeit zu testen, bevor Sie in die Produktion gehen.

Ich habe Hunderten von Ingenieuren geholfen, den richtigen Kunststoff für ihre Teile auszuwählen – manchmal ist es eine leichte UHMW-Verschleißleiste für eine Verpackungsmaschine, manchmal eine dichte PEEK-Dichtung für eine Chemiepumpe. Die richtige Dichte macht den entscheidenden Unterschied.

Benötigen Sie Hilfe bei der Materialauswahl oder ein Angebot für Ihre CNC-gefrästen Kunststoffteile? Senden Sie uns Ihre Zeichnung, Ihr 3D-Modell oder Ihre Anwendungsdetails. Wir prüfen Ihre Anforderungen und empfehlen den besten Kunststoff für die Aufgabe.