W konstrukcjach lekkich w dziedzinie e-mobilności i opracowywania samolotów paliwooszczędnych liczne metale mogą być zastępowane przez tworzywa sztuczne. Tworzywa sztuczne wzmacniane włóknami lub kompozyty, takie jak CFK lub GFK, cechują się dużą stabilnością mechaniczną przy niskim ciężarze właściwym. Wspólną cechą części konstrukcyjnych z materiałów niemetalowych jest jednak z reguły konieczność zastosowania obróbki skrawaniem w celu umożliwienia zastosowania. Dotyczy to także komponentów ceramicznych 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: tworzywo CFK jest około 4-5 razy szybsze niż stal i tyle samo lżejsze. Włókna są zatapiane w tworzywie duroplastycznym (nienadającym się do ponownego przetapiania), a jeszcze częściej – termoplastycznym (do przetapiania). 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 ścierania narzędzia do obróbki skrawaniem.
- Zirkon: cyrkon jest minerałem. Znajduje on zastosowanie jako dwutlenek cyrkonu w wielu gałęziach stomatologii, między innymi w produkcji implantów, koron zębowych, wkładów koronowo-korzeniowych oraz protez teleskopowych. W trakcie obróbki mechanicznej tego bardzo twardego materiału problemem jest wysoki stopień zużycia narzędzi skrawających.
Obróbka skrawaniem materiałów niemetalowych stwarza także bardzo szczególne 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 ceramiczne, takie jak dwutlenek cyrkonu, powodują zużywanie się narzędzia. Ale dzięki wysokiej jakości narzędziom do obróbki skrawaniem firmy ZCC-CT także te specyficzne dla materiału wyzwania są możliwe do pokonania w trakcie frezowania, toczenia lub wiercenia.
