Zerspanung neu gedacht:  In der industriellen Zerspanung wird Produktivität häufig über Maschinenparameter, Automatisierungsgrad und Werkzeugtechnik diskutiert. Weniger sichtbar, aber ebenso entscheidend ist der Werkstoff selbst. Seine metallurgischen Eigenschaften beeinflussen Schnittgeschwindigkeit, Spanbildung, Werkzeugstandzeit und Oberflächenqualität – und damit die Stabilität ganzer Fertigungsprozesse.

Gerade in der Serienfertigung zeigt sich: Schwankungen im Material wirken sich unmittelbar auf Kosten, Durchlaufzeiten und Prozesssicherheit aus. Was im Einzelfall beherrschbar erscheint, wird bei hohen Stückzahlen schnell zum Risikofaktor.

Viele Zerspanungsbetriebe kennen diese Herausforderung aus der Praxis. Läuft ein Auftrag stabil, ist das Ergebnis meist das Zusammenspiel vieler Parameter. Umgekehrt können bereits geringe Unterschiede zwischen Chargen zu ungünstiger Spanbildung, erhöhtem Werkzeugverschleiß oder kritischen Toleranzen führen. Die Folgen sind Maschinenstillstände, steigender Ausschuss und ein wachsender Aufwand zur Prozessbeherrschung.

Vor diesem Hintergrund rücken zerspanungsoptimierte Stähle stärker in den Fokus. Ziel ist nicht allein eine gute Bearbeitbarkeit im Einzelfall, sondern reproduzierbare Ergebnisse unter Serienbedingungen – mit möglichst geringer Streuung und hoher Prozessrobustheit. Werkstofflösungen, die genau hier ansetzen, werden zu einem zentralen Hebel für Effizienz, Ressourcenschonung und Wettbewerbsfähigkeit.

Welche metallurgischen Stellhebel beeinflussen die Zerspanbarkeit? Welche Produktfamilien adressieren welche Herausforderungen? Und wie lassen sich Produktivität und Prozesssicherheit messbar verbessern – unter Berücksichtigung von Umweltanforderungen und verantwortungsvollem Ressourceneinsatz?

Was auf dem Papier logisch klingt, ist in der Praxis anspruchsvoll – denn diese Ziele stehen teilweise in Spannung. Die Aufgabe besteht darin, den passenden Kompromiss zwischen Bearbeitbarkeit und Gebrauchseigenschaften zu erreichen und diesen über den Herstellprozess hinweg zuverlässig zu beherrschen. Die Zerspanungsindustrie verfolgt im Kern fünf Ziele – und alle hängen direkt am Werkstoff:

• Produktivität: hohe Schnittgeschwindigkeiten, lange Werkzeugstandzeiten
• Maßhaltigkeit: engste Toleranzen, beste Oberflächenqualität
• Prozesskontrolle: optimales Spanbruchverhalten, stabile Spanformbildung
• Reproduzierbarkeit: konstant von Charge zu Charge

• Umweltfreundlichkeit: möglichst keine umweltrelevanten Zusatzstoffe, CO₂-arme Prozesse, Abfallreduktion

Swiss Steel Group steuert dafür die metallurgischen Prozesse durchgängig: vom Schrotteinsatz über Schmelz- und Raffinationsprozesse bis zur Stahlbearbeitung. Das Ergebnis sind hohe Qualität und gleichbleibende Eigenschaften über alle Chargen, ein wesentlicher Faktor für stabile Serienprozesse.

Umwandeln. Durch gezielte Modifizierung entsteht etwas Neues. Moderne werkstoffwissenschaftliche Methoden ermöglichen es, Spezialstähle an neue Anforderungen anzupassen – sowohl in ihren Gebrauchseigenschaften (z. B. Festigkeit, Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit) als auch in ihren Verarbeitungseigenschaften wie der Zerspanbarkeit.

Dabei spielen drei Bereiche eine zentrale Rolle:

• chemische Zusammensetzung (Legierungselemente in definierten Mengen)
• Gefüge (z. B. ferritisch-perlitisch, martensitisch, austenitisch)

• nichtmetallische und oxidische Einschlüsse

Oft genügt bereits eine sehr kleine Zugabe einzelner Legierungselemente, um das Bearbeitungsverhalten deutlich zu verändern. Genau diese gezielten Eingriffe ermöglichen Verbesserungen, ohne das gesamte Werkstoffsystem grundsätzlich zu verschieben.

Stellhebel, die in der Bearbeitung zählen - Für eine zerspanungsoptimierte Auslegung stehen insbesondere folgende Elemente im Vordergrund:

Schwefel

Schwefel verbindet sich mit Mangan zu Mangansulfiden. Diese gelten in manchen Anwendungen als Schwachstellen, werden bei Automatenstählen jedoch gezielt genutzt, um die Zerspanbarkeit zu verbessern. Menge und Größenverteilung der Sulfide bestimmen, wie Bearbeitungsleistung und Gebrauchseigenschaften ausbalanciert sind. Beispiele sind Opticut+ und HSX® Z12.

Blei

Blei bildet im Stahl eine zweite Phase mit niedrigem Schmelzpunkt. Diese wirkt schmierend und verbessert unter anderem das Bruchverhalten der Späne, ohne die Gebrauchseigenschaften signifikant zu beeinträchtigen. Gleichzeitig sind umwelt- und sicherheitsrelevante Rahmenbedingungen zu berücksichtigen; daher gewinnen Alternativen an Bedeutung.

Phosphor

Phosphor kann Spanbruch und Oberflächenqualität unterstützen, insbesondere bei kohlenstoffarmen Automatenstählen. Wie bei allen Zusätzen ist die Dosierung entscheidend.

Kalzium

Kalzium „verflüssigt“ harte, abrasive Oxidphasen. Wird es gezielt eingesetzt, können Oxide beim Bearbeiten eher eine schmierende als eine abrasive Wirkung entfalten. Entsprechende Spezialprodukte heißen Opticut, SwissCut®, UGIMA® und UGIMA®-X.

Bor

Bor erlebt zur Erhöhung der Zerspanbarkeit eine Renaissance, unter anderem zur teilweisen Substitution von Blei. Durch definierte Prozesse können komplexe Einschlüsse entstehen (Borate und Bornitride), die sehr gute Bearbeitungseigenschaften ermöglichen. Ein Beispiel ist 11SMn30+BX.

Zerspanbarkeit ist kein Marketingbegriff – sie muss messbar sein. Darum betreibt Swiss Steel Group ein eigenes Forschungszentrum mit Werkzeugmaschinen und standardisierten Verfahren, um Bearbeitungseigenschaften zu bewerten, zu vergleichen und langfristig zu requalifizieren.

Zentrale Methoden sind u. a.:

• Produktivitätsmessung im industrienahen Drehtest: Typische Verbesserungen liegen häufig bei 10–20%, in Einzelfällen bis 50%.
• Spanform- und Spanbruchuntersuchung: etwa mit Quick-Stop-Tests, um Mechanismen wie Segmentspanbildung besser zu verstehen.
• Standardisierte Testreihen wie VB15-Tests oder Spanbruchdiagramme zur objektiven Vergleichbarkeit.

• Nullserien-Tests mit Dummy-Bauteilen, die reale Fertigungsprozesse simulieren (mehrere Operationen, bis 1000 Teile ohne Werkzeugwechsel).

Zusätzlich wird im Rahmen eines Requalifikationsprozesses geprüft, ob die Bearbeitbarkeit über Jahre hinweg konstant bleibt – ein entscheidender Punkt für Serienfertiger und Machining Shops, die auf reproduzierbare Performance angewiesen sind.

In 4 Schritten zur stabileren Zerspanung - Wer Produktivität steigern will, muss nicht immer sofort die Maschine wechseln. Häufig ist ein strukturierter Prozess aus Werkstoffwahl und Parameteroptimierung der schnellste Hebel:

Schritt 1: Problem klar beschreiben

Welche Operation? Welches Werkzeug? Welche Schnittdaten? Welche Schmierung? Welche Symptome (Span, Oberfläche, Standzeit, Maßhaltigkeit)?

Schritt 2: Werkstoffkonzept passend auswählen

Geht es primär um Spanbruch? Werkzeugstandzeit? Korrosionsbeständigkeit? Wärmebehandlung vermeiden?Hier entscheidet, ob SwissCut®, Opticut(+), ETG®, HSX® oder UGIMA®/UGIMA®-X das passende System ist.

Schritt 3: Parameter gezielt optimieren

Mit belastbaren Empfehlungen und Daten lässt sich der optimale Arbeitsbereich bestimmen – häufig ergeben sich schnelle Verbesserungen durch Anpassungen von Vorschub, Schnittgeschwindigkeit, Geometrie oder Kühlschmierstrategie.

Schritt 4: Reproduzierbarkeit absichern

Ein Pilotlauf ist gut – aber entscheidend ist die Stabilität über Chargen. Dafür braucht es definierte Materialdaten, Rückverfolgbarkeit und gegebenenfalls Requalifikation.

Was bedeutet das für die Praxis? In der Anwendung geht es häufig um wiederkehrende, sehr konkrete Ziele: höhere Standzeiten, kontrollierbare Spanbildung, stabile Oberflächen und verlässliche Ergebnisse in Serie. Genau dafür bietet Swiss Steel Group Produktfamilien, die für Bearbeitungsprozesse entwickelt wurden – insbesondere ETG®, HSX®, UGIMA® und UGIMA®-X – mit dem Ziel, die Produktivität bei Kunden deutlich zu steigern (in vielen Fällen im Bereich von 10–20%, in Einzelfällen auch höher).

Swiss Steel Group unterstützt Kunden seit rund 30 Jahren mit anwendungsnaher Beratung und technischer Expertise. Neben Werkstoffdaten und Bearbeitungsempfehlungen umfasst dies auch Analysen sowie die Rückverfolgbarkeit der Fertigungsprozesse, um Optimierungspotenziale identifizieren und umsetzen zu können.

Wer Zerspanung nur über Maschine und Werkzeug betrachtet, übersieht einen wesentlichen Hebel. Zerspanungsoptimierte Stähle zielen darauf ab, Bearbeitungsprozesse effizienter, stabiler und reproduzierbarer zu machen – von Charge zu Charge. Entscheidend ist dabei die metallurgische Prozessbeherrschung über die gesamte Herstellung, kombiniert mit anwendungsnaher technischer Unterstützung. 

Nachhaltigkeit ist Bestandteil des Ansatzes. Alle Stähle der Swiss Steel Group tragen das Label „Green Steel“, weil sie zu über 90% aus rezyklierten Rohstoffen hergestellt und in Lichtbogenöfen zu 100% mit Strom aus erneuerbaren Energien erschmolzen werden. Damit verbindet sich Prozessleistung mit dem Anspruch, Ressourcen effizient einzusetzen und Emissionen zu reduzieren.