W konstrukcjach lekkich w dziedzinie e-mobilności i tworzenia konstrukcji samolotów paliwooszczędnych liczne metale mogą być zastępowane przez tworzywa sztuczne. Materiały kompozytowe lub kompozyty, takie jak CFK lub GFK, cechują się dużą stabilnością mechaniczną przy niskim ciężarze właściwym. Szczególne wyzwanie stanowi obróbka skrawaniem tych materiałów ze względu na połączenie różnych właściwości mechanicznych wymaganych do danego zastosowania. Dotyczy to także obróbki komponentów ceramicznych, np. z dwutlenku cyrkonu, stosowanych w protetyce stomatologicznej.
Oto niektóre materiały nimetalowe o dużych wymaganiach:
- Kevlar: Jest to właściwie nazwa marki firmy DuPont dotycząca aramidu (poliamid aromatyczny), wykorzystywanego do przędzenia włókna. Przyczyna leży w dużej wytrzymałości ściśle przylegających do siebie włókien i dużej wiązkości. Także ten materiał jest stosunkowo lekki i dobrze amortyzuje drgania. Nadaje się on także do produkcji części konstrukcyjnych narażonych na uderzenia i zderzenia. W trakcie skrawania KFK powstaje ryzyko rozwarstwienia, które może prowadzić do strzępienia się krawędzi cięcia, a w efekcie do uszkodzenia elementów konstrukcyjnych. Z kolei włókna obciążają narzędzia do obróbki skrawaniem przez ich ścieranie, o ile nie zostaną specjalnie do nich zaprojektowane.
- CFK: Na właściwości różnych materiałów CFK wpływ ma wyrównanie i rodzaj włókien węglowych. W przypadku gęstości wynoszącej ok. 20% w porównaniu ze stalą można w ten sposób przy oszczędności ciężaru 80% otrzymać porównywalną trwałość. Włókna są zatapiane w tworzywie duroplastycznym, a jeszcze częściej – termoplastycznym. Dzięki temu CFK cechuje się dużą wytrzymałością na zmęczenie. Ten materiał jest używany do produkcji wsporników i elementów karoserii w produkcji pojazdów samochodowych, lotniczych i kosmicznych, a także lekkich konstrukcji w technice medycznej. W trakcie obróbki skrawaniem należy się także liczyć z rozwarstwianiem i dużą ścieralnością.
- GFK: W przypadku tego tworzywa sztucznego wzmacnianego włóknami włókna szklane są zatapiane w tworzywie sztucznym. GKF jest stosunkowo stabilny i tańszy od CFK. W trakcie obróbki skrawaniem występuje ryzyko rozwarstwienia i zużycia narzędzia do obróbki skrawaniem przez ścieranie ze względu na dużą twardość włókien szklanych.
- Dwutlenek cyrkonu: Tlenek cyrkonu znajduje zastosowanie w wielu gałęziach stomatologii, między innymi w produkcji implantów, koron zębowych, wkładów koronowo-korzeniowych oraz protez teleskopowych. Podczas obróbki materiału duża twardość stanowi wyzwanie przy skrawaniu.
Obróbka skrawaniem materiałów niemetalowych stawia także bardzo specyficzne wyzwania przed procesem obróbki. W szczególności w przypadku wprowadzania i wyjmowania narzędzia łatwo może dochodzić do rozwarstwienia wzmocnionych włóknami tworzyw sztucznych. Są one widoczne w formie zagłębień i odprysków. Materiały twarde, takie jak dwutlenek cyrkonu, powodują zużywanie się narzędzia. Ale dzięki wysokiej jakości narzędziom do obróbki skrawaniem firmy ZCC-CT także te specyficzne dla danego materiału wyzwania są możliwe do pokonania w trakcie frezowania, toczenia lub wiercenia.
