Steinbearbeitung – Stein fräsen und Stein gravieren


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Allgemeine Infos

MaterialNaturstein, Marmor, Granit, Schiefer, Speckstein
Anwendungsart:Schriften, Motive und Bilder auf Stein gravieren in 2D und 3D
Verwendete Maschine & Zubehör:High-Z / RaptorX-SL, Spezialfräser
Verwendete Software:ConstruCAM 3D

Schrift in Stein gravieren  – Anforderungen an die CNC Maschine


Tiefenzustellung in Stein

Die Steinbearbeitung gehört neben der Metallbearbeitung zu den Königsdisziplinen in der CNC Fertigung. Spätestens, wenn der Fräser tiefer in Granit, Marmor oder Schiefer zustellen soll, zeigt sich, ob die Gesamtkonstruktion der Maschine in allen Achsen so stabil ausgelegt ist, dass sich die verbauten Komponenten nicht durch die auftretenden Gegenkräfte beim Fräsen „durchbiegen“. Mit einer Konstruktion, die für die Steinbearbeitung zu labil ist, kann die eingesetzte CNC Fräse die berechneten Fräsbahnen nicht genau abarbeiten und produziert ungenaue Arbeitsergebnisse. Bildlich kann man sich das am einfachsten vorstellen, dass die Maschine eine Gerade in Stein fräsen soll, aber Links- und Rechtsverschiebungen durch das Wegbiegen der Z-Achse erzeugt, wodurch keine richtige Gerade mehr entstehen kann.

Steingravur mit stabiler Maschinenkonstruktion

Sobald man beispielsweise eine Schrift als Gravur mit 3D Relief in hartes Gestein fräsen möchte, versagen viele Selbstbau CNC Fräsanlagen aufgrund minderwertig verbauter Komponenten oder eines nicht fachmännisch durchgeführten Zusammenbaus. Wie soll man im kleinsten Preissegment massive Stahlkomponenten und hochwertige Hochfrequenzspindeln verbauen, damit die CNC Maschine den Härtetest der Steinbearbeitung bestehen kann? Diese Frage sollte man sich vor dem Maschinenkauf stellen. Ein handelsüblicher Fräsmotor ist für Holz, Messing oder Kunsstoff noch völlig aussreichend, aber bei hartem Gestein wie Granit bedarf es schon der Leistung einer Hochfrequenzspindel, um ansprechende Fräsergebnisse zu erzielen. Die folgenden Bilder verdeutlichen die Qualtiät der Steingravuren, die mit der stabilen Maschine RaptorX und einer Hochfrequenzspindel erzielt werden:

Granit fräsen Nero Assoluto V-Carving

Schrift mit V-Carving in Granit

Carrara Marmor VCarving

Vertieft erhabene Schrift in Marmor

3D Marmor Relief

3D Steingravur in Marmor

Tipps zum Kauf einer geeigneten CNC Maschine für die 2D und 3D Steinbearbeitung

Schon vor dem Maschinenkauf sollte klar sein, dass für das Fräsen in Marmor oder Granit eine Fräsmaschine mit einer höheren Stabiltiät und einer leistungsfähigeren Frässpindel notwendig ist als beim Fräsen von Weichholz oder Kunststoff. Eine solche Fräsmaschine bewegt sich aufgrund der verbauten Komponenten und der zu investierenden Zeit für die Montage zwangsläufig  auf einem höheren Preisniveau. Im folgenden erhalten Sie 2 Tipps, die Ihnen helfen, eine geeigente Fräsmaschine für die Steinbearbeitung zu kaufen:

  • Rechnen Sie beim Maschinenkauf lieber mit einer etwas höheren Investion. Portalfräsen im niedrigsten Preissegment sind normaler nicht für die Tiefenzustellung in widerstandsfähigem Gestein geeignet.
  • Kaufen Sie nur eine CNC Maschine, die Sie vorher live in Aktion gesehen haben. Eine Vorführung am mitgebrachten Material hilft Ihnen zu sehen, ob die Portalfräsmaschine tatsächlich Stein präzise bearbeiten kann. Für den ultimativen Härtetest am besten eine Granitplatte mitbringen und ein 3D Relief als Schrift oder Motiv in den Granit fräsen lassen. Eine Fräsmaschine, die exakte Tiefengravuren in Granit erzielt, schafft das in jedem harten Gestein.

Die Steinbearbeitung ist mit Fräsmaschinen der Ausführungen High-Z und RaptorX mit exzellenter Präzision durchführbar. Die Maschinen arbeiten bei diesen Materialien mit kleinsten Vorschüben bis ca. 2 oder 3mm pro Sekunde. Bei der maschinellen Bearbeitung vieler Gesteinsarten ist eine entsprechende Kühleinrichtung zu empfehlen, um vorzeitigen Verschleiß des Fräsers aufgrund der Wärmeentwicklung vorzubeugen. Das schont das Werkzeug und lässt die Ergebnisse sauberer in der Oberflächenbeschaffenheit werden.

3D Steingravur auf Marmorplatten


Eine Steingravur als 3D Relief macht optisch schon einiges her. Kleidet man eine Wand mit Marmorplatten aus, ist ein graviertes Bild schon ein echter Hingucker auf der Steinwand. Die feinen Konturen der Engelsfiguren, die wir in eine Marmorplatte gefräst haben, hätte ein Bildhauer nicht besser herausarbeiten können, vor allem nicht in der Zeit, wie es die eingesetzte CNC Maschine gemacht hat. Gerade einmal 4 Stunden hat die RaptorX-SL Fräsmaschine für dieses Meisterwerk benötigt. Bedenkt man, dass es sich bei dem Gestein um hochfesten Carrara Marmor gehandelt hat, ist die 3D Steingravur in kurzer Zeit mit höchster Präzision gelungen.

Die Maschine arbeitet die Daten aus der CAD Software ConstruCAM-3D zeilenweise mit einem Versatz von jeweils 0,3mm in der 20mm starken Marmorplatte ab und trägt das Material an der aktuellen Position nur soweit ab, wie es das Motiv erfordert. Wir haben beim Fräsen eine Sprühnebelkühlung eingesetzt, um den Fräserverschleiß möglichst gering zu halten. Zusätzlich haben wir den entstehenden Feinstaub direkt am Fräser mit einer Absaugvorrichtung abgeführt, um garnicht erst eine gesundheitsbedenkliche Situation entstehen zu lassen. So kann man auch direkt neben der Portalfräsmaschine stehen, ohne eine Atemschutzmaske tragen zu müssen.

Marmor fräsen

Steingravur wie vom Bildhauer

3D Marmor Relief

Vertieft erhabenes Bild in Marmor

Marmorbearbeitung

3D Relief Fräsen mit Kühlschmierung

Fotogravur auf Stein


Neben der gefrästen Steingravur erhalten Sie bei uns auch entsprechendes CNC Zubehör für die Fotogravur auf Stein. Das Gravurmodul GranitoGrav schleift dabei mit einem rotierenden Diamantkopf das Foto in unterschiedliche Grauabstufungen auf die Oberfläche des Steins. Das gravierte Foto setzt sich aus dem Kontrast von hellen und dunklen Grautönen zusammen. Am klarsten erscheint der Kontrast auf dunklen Materialien mit glatter Oberfläche. Aus diesem Grund sind Grabsteine, Grabplatten, Gedenksteine und Liegensteine aus Granit besonders gut für die geschliffene Fotogravur geeignet. Hervorragende Fotogravuren erzielt man aber auch auf Glas, Spiegelglas oder Marmor.

Im Gegensatz zum Fräsen von Granit benötigt man für das Schleifen der Fotos auf die Steinoberfläche keine Fräsmaschine mit maximaler Stabilität, dafür aber mit hoher Präzision. In der Standardausführung erhält man den GranitoGrav mit einer High-Z Maschine mit Kugelumlaufspindeln, die die notwendige Präzision für die Fotogravur gewährleisten. Möchte man sowohl in die Tiefe des Gesteins fräsen als auch Fotogravuren auf die Oberfläche des Gesteins aufbringen, kann der GranitoGrav auch mit der Fräsmaschine RaptorX-SL betrieben werden.

Fotogravuren Auge

Fotorealistische Steingravur mit GranitoGrav

Jesus Fotogravur auf Granit

Gravur mit Diamantwerkzeug geschliffen

Fotogravur Granit

Uhr auf Granit geschliffen

Schrift mit V-Carving auf Stein gravieren


Wie der Name schon andeutet, wird beim V-Carving eine Schrift v-förmig bzw. spitz nach unten zulaufend in den Stein gefräst. Sauber ausgeführt ist eine so gravierte Schrift mit 3D-Effekt besonders stilvoll, da Sie wie eine Arbeit vom Steinmetz aussieht. Insbesondere, wenn Sie Grabsteine beschriften, lohnt sich die Anschaffung einer Maschine, die für diese Fräsarbeit stabil genug ausgelegt ist. Mit der Beschriftung bietet man Kunden einen echten Mehrwert und ist als Dienstleister zudem produktiver, weil die Fräsmaschine Schriften und Bilder wesentlich schneller im Stein herstellt als das mit Handarbeit möglich wäre.

Granit fräsen Nero Assoluto V-Carving

Saubere Steingravur mit V-Carving

Vertriefte Schrift auf Granit

Name auf Grabstein gefräst

Grabstein fräsen mit der Fräsmaschine RaptorX

Grabsteinbearbeitung mit Fräsmaschine

Schriften und 3D Reliefs in Schiefer fräsen


Im folgenden Beispiel fräsen wir mit der RaptorX-SL mit einem ganz speziellen V-Bit aus Vollhartmetall in einer massiven Schieferplatte. Die Zustellung beträgt 5 mm und die CAM Daten wurden von der Software ConstruCAM-3D erstellt. Der Vorschub bei dieser Arbeit beträgt 7 mm pro Sekunde (0,42 m/Minute).

Als Ergebnis der Steinbearbeitung in Schiefer erhielten wir exakte und saubere Oberflächen ohne einen abschließenden Schlichtdurchgang zu fahren. Das Material ist an den gefrästen Flächen glatt und sauber und gratfrei.  Für den gesamten Arbeitsprozess der Schieferbearbeitung benötigte die Maschine für das „Schild“ im Beispiel nur ca. 5-6 Minuten. Stein fräsen – einfach und schnell.

Schiefer

Fertig gravierte Schieferplatte

Schiefer fräsen - Schieferbearbeitung - bearbeiten

V-Carving in Schiefer

Fräsen in Schiefer

Schrift in Schiefer fräsen

Weitere Informationen zur Steinbearbeitung