Ätzen vs. Fräsen

CNC-Fräsen und chemisches Ätzen tragen beide Material ab, greifen dabei aber völlig unterschiedlich an: Der Fräser drückt mit einer rotierenden Schneide gegen das Werkstück, die Ätzlösung löst das Metall spannungsfrei von der Oberfläche her auf. Bei dickem Material und echten 3D-Konturen spielt das Fräsen seine Stärke aus. Bei dünnem Blech, filigranen Konturen und mehr als einer Handvoll Teilen kippt der Vergleich zugunsten des Ätzens.

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Wann Fräsen die richtige Wahl ist

• Material ab 2 mm. Oberhalb dieser Dicke wird die Ätzzeit lang und die Unterätzung an der Kante so groß, dass die Kontur unpräzise wird.
• Echte 3D-Geometrie. Taschen mit definierter Tiefe, Stufen, Freistiche, Gewinde und Passungen kann nur ein spanendes Verfahren erzeugen.
• Einzelstücke ohne Folgebedarf. Ein bis fünf Teile aus dem Vollen sind gefräst meist schneller und billiger, weil keine Maske entsteht.
• Sehr enge Maßtoleranz bei steifem Bauteil. Auf ausreichend dickem Material erreicht Fräsen ± 0,01 mm und damit mehr, als Ätzen leisten kann.
• Materialkombinationen und Vollmaterial. Blöcke, Profile und Rundmaterial sind keine Ätzaufgabe.

Wann Ätzen Fräsen schlägt

• Dünnes Blech. Unter 0,5 mm hat der Fräser kaum noch etwas, wogegen er drücken kann. Das Blech federt aus, vibriert und verzieht sich. Ätzen arbeitet berührungslos, die Dicke spielt für die Beherrschbarkeit keine Rolle.
• Gratfreiheit ohne Nacharbeit. Geätzte Teile kommen montagefähig aus der Anlage. Gefräste Teile brauchen einen Entgratgang, der bei filigranen Konturen selbst zum Risiko wird.
• Scharfe Innenecken. Jeder Fräser hinterlässt in der Innenecke seinen Radius. Wo die Konstruktion eine schlanke Ecke verlangt, etwa bei Steckkontakten und Rastnasen, ist das Ätzen im Vorteil.
• Gehärtete und federnde Werkstoffe. Federstahl stumpft Fräser schnell ab, und die eingebrachte Wärme verschiebt die Federkennlinie. Beim Ätzen ist die Härte des Werkstoffs ohne Belang.
• Viele Features pro Bauteil. Ein Lochblech mit 800 Bohrungen kostet beim Ätzen nicht mehr als eine einfache Kontur, weil alle Öffnungen im selben Bad entstehen. Gefräst wächst die Zeit mit jeder Bohrung.
• Serien ab etwa 50 Stück. Ab dieser Größenordnung verteilt sich die Photomaske so weit, dass die Stückkosten deutlich unter die Maschinenzeit des Fräsens fallen.

Kostenbeispiel: Kontaktfeder aus 0,2 mm Federstahl

Die folgenden Zahlen sind Richtwerte aus typischen Anfragen und ersetzen kein Angebot. Sie zeigen, wo der Schnittpunkt der beiden Verfahren ungefähr liegt.

Beim Fräsen ist in dieser Materialdicke zusätzlich mit Ausschuss zu rechnen, weil sich 0,2-mm-Blech unter Schnittkraft bewegt. Eine ausführliche Aufschlüsselung der Ätzkosten steht im Ratgeber Was kostet Ätzen?.

Beide Verfahren in einer Prozesskette

In der Praxis schließen sich die Verfahren nicht aus. Ein häufiger Weg: Die filigrane Kontur mit allen Bohrungen entsteht durch Ätzen, anschließend werden Gewinde, Passbohrungen oder eine Tasche gefräst. Betriebe, die beides intern abbilden oder eng zusammenarbeiten, sparen dabei einen Transport- und Rüstschritt. Unser Werbepartner Ätztechnik Herz bietet so etwas als kombinierte Ätz-/Lasertechnik an.

Entscheidungs-Diagramm

Häufige Fragen

Ist Fräsen genauer als Ätzen?

Das kommt auf die Materialdicke an. Auf steifem Material ab etwa 3 mm erreicht Fräsen ± 0,01 mm und ist damit genauer. Bei 0,2 mm Blech dreht sich das Bild: Dort bestimmen Aufspannung, Vibration und Verzug das Ergebnis, während Ätzen unabhängig davon bei ± 0,02 bis ± 0,05 mm bleibt. Die Konstruktionsregeln dazu stehen unter Toleranzen und Konstruktionsregeln.

Warum kann ein Fräser keine scharfe Innenecke erzeugen?

Weil das Werkzeug rund ist. In der Innenecke bleibt immer mindestens der halbe Fräserdurchmesser als Radius stehen. Ein 1-mm-Fräser hinterlässt also 0,5 mm Radius. Feinere Fräser lösen das nur begrenzt, weil sie bei geringer Zustellung schnell brechen. Beim Ätzen entsteht die Kontur über die Maske, die Ecke kann daher nahezu scharf bleiben.

Ab welcher Stückzahl lohnt sich Ätzen gegenüber Fräsen?

Als Faustzahl: ab etwa 50 Stück. Der genaue Schnittpunkt hängt von der Konturlänge ab und kann bei filigranen Teilen schon bei 20 Stück liegen. Je mehr Einzelkonturen ein Bauteil hat, desto früher kippt es zugunsten des Ätzens, weil die Fräszeit mit jeder Bohrung wächst, die Ätzzeit dagegen nicht.

Kann ich vom gefrästen Muster in die geätzte Serie wechseln?

Ja, aber die Geometrie muss dafür geprüft werden. Zwei Punkte fallen dabei regelmäßig auf: gefräste Taschen mit definierter Tiefe lassen sich nur als Halbätzung annähern, und Innenradien aus der Fräsversion sind beim Ätzen nicht nötig, kosten aber auch nichts. Umgekehrt ist der Weg unkritisch. Reichen Sie am besten beide Stände als DXF ein.

Welche Materialien lassen sich ätzen, aber schlecht fräsen?

Vor allem dünne Folien und harte Federwerkstoffe: Federstahl, Beryllium-Kupfer, Permalloy sowie Titan in Foliendicke. Ebenso Edelstahl unter 0,3 mm, der beim Fräsen zum Rattern neigt. Eine Übersicht der gängigen Werkstoffe steht unter Materialien.

Wie unterscheidet sich der Vergleich vom Laser und vom Stanzen?

Laser und Ätzen liegen näher beieinander, weil beide flächig aus Blech arbeiten; der Unterschied liegt dort vor allem im Wärmeeintrag. Stanzen wird erst bei sehr großen Stückzahlen interessant, verlangt dafür aber ein teures Werkzeug. Die Details stehen unter Lasern vs. Ätzen und Stanzen vs. Ätzen.