Der Abschied vom Blei: Wie die Industrie das bleifreie Messing zerspanen lernt

Warum bleifreies Messing jetzt an Bedeutung gewinnt

Bleifreies Messing ist in der Zerspanung kein Randthema mehr. Strengere Vorgaben, zunehmende Anforderungen der OEMs und wachsende Erwartungen entlang der Lieferkette zwingen Fertigungsbetriebe dazu, gewohnte Prozesse neu zu bewerten. Im Zentrum steht dabei der Abschied von bleihaltigen Messinglegierungen wie Ms58. 

Wenn man die Fachleute fragt, warum bleifreies Messing gerade jetzt so stark an Fahrt gewinnt, nennen alle denselben Ausgangspunkt: die Gesetzgebung. Herrmann Reinhardt, Abteilungsleiter OEM2 bei der Paul Horn GmbH, bringt es direkt auf den Punkt: "Bleifreies Messing wird aktuell vor allem durch gesetzliche Vorgaben wichtiger - das ist meines Erachtens der Haupttreiber." Die überarbeitete EU-Trinkwasserrichtlinie senkt die zulässigen Bleiwerte weiter ab und schafft erstmals einheitliche Hygienestandards für ganz Europa - für neue Installationen gelten diese Vorgaben ab Ende 2026. Dazu kommen REACH, RoHS sowie in der Elektronik besonders strenge Stoffverbote, die der Industrie kaum Spielraum lassen.

Ähnlich ordnet Stefan Thoma, Industry Driver Small Parts Machining bei Walter Tools, die Lage ein: "Die aktuelle Dynamik ist ein Zusammenspiel aus drei Faktoren. Primär wird das Thema durch die Regulatorik getrieben - insbesondere im Bereich der Trinkwasserverordnungen und durch internationale Chemikalienrichtlinien wie REACH. Parallel dazu spüren wir jedoch einen massiven Marktdruck: Viele OEMs, Armaturenhersteller und Systemlieferanten stellen ihre Werkstoffe bereits heute proaktiv um, um langfristige Rechtssicherheit zu erlangen." Thoma ergänzt, dass hinter dieser Entwicklung auch strategische Überlegungen zu Produkthaftung und ESG-Zielen stehen.

Christian Erb, Application Engineer bei der Wieland Group, rückt das Bild zurecht: Direkte Anforderungen von Endverbrauchern spielten bislang eine eher untergeordnete Rolle - das Thema bleifreie Werkstoffe werde beim Verbraucher selten bewusst wahrgenommen. Auf Ebene der OEMs und der verarbeitenden Industrie jedoch zeige sich ein anderes Bild: Anfragen, Probeaufträge und Serienanläufe mit expliziter Forderung nach bleifreien Werkstoffen nähmen kontinuierlich zu. Neue Produkte würden heute häufig von Beginn an bleifrei konzipiert. "Insgesamt handelt es sich beim Bedeutungszuwachs bleifreier Messinge weniger um einen kurzfristigen Trend als um eine langfristige, regulatorisch getriebene Entwicklung", so Erb.

Welche Branchen bei bleifreiem Messing unter Druck stehen

Den stärksten Handlungsdruck spüren derzeit Unternehmen, deren Produkte direkt mit Trinkwasser oder anderen sensiblen Medien in Berührung kommen. "Bauteile wie Armaturen, Ventile oder Fittings stehen ja direkt mit Wasser in Verbindung. Entsprechend streng sind hier dann auch die Anforderungen. Viele unserer Kunden haben deshalb längst angefangen, gezielt auf bleifreie Legierungen umzusteigen. Teilweise werden neue Produkte sogar nur noch auf dieser Basis entwickelt", schildert Reinhardt. Ähnliches gelte für Bereiche, in denen Hygiene besonders wichtig ist - Lebensmittel- und Getränketechnik sowie Teile der Medizintechnik.

Für Index, Hersteller von CNC-Drehautomaten, betrifft das Thema klassische Kundensegmente unmittelbar. "Besonders stark betroffen sind Sanitär- und Armaturenindustrie, Hydraulik/Pneumatik, Verbindungstechnik, Automotive-Zulieferer sowie Elektro- und Feinmechanik", erläutern Rainer Gondek, Head of Global Marketing, und Dr. Thomas Lakner, Head of Application bei Index. Auf den Maschinen des Unternehmens laufen überwiegend rotationssymmetrische Präzisionsteile aus Messing in großen Stückzahlen - Gewindeteile, Ventilkomponenten, Stecker und Verschraubungen -, und diese würden zunehmend in bleifreien Legierungen gefertigt. Konkrete Projekte, etwa die Bearbeitung von bleifreiem Messing in Kooperation mit Materialherstellern wie Diehl Brass Solutions oder Wieland, zeigten, dass sich der Trend in realen Serienumgebungen bereits vollziehe.

Walter-Experte Thoma ergänzt die Branchenliste um weitere Felder: Automotive, Medical, Elektro und Verbindungstechnik legten ebenfalls immer mehr Fokus auf bleifreie Werkstoffe. Und Wieland beobachtet in seiner Kundenbasis, dass die Umstellung nicht mehr nur in sensiblen Kernbereichen, sondern zunehmend auch in breiten industriellen Anwendungen ankommt.

Das fehlende Blei: Was sich in der Zerspanung verändert

Wer verstehen will, warum der Wechsel zu bleifreiem Messing keine Kleinigkeit ist, muss sich klarmachen, was Blei in der Legierung eigentlich geleistet hat. In bleihaltigem Messing wirkt das Metall als eingelagerter Schmierstoff - die sogenannten Bleinester fördern den Spanbruch, sorgen für kurze, gut abführbare Späne und schützen das Werkzeug vor übermäßiger Reibung und thermischer Belastung. Das Ergebnis: hochwertige Oberflächen, lange Standzeiten, ein Prozess, der Fehler verzieh.

"Im Vergleich zu Ms58 steigen die Schnittkräfte, die Spankontrolle wird schwieriger und die Neigung zu Aufbauschneiden sowie zur Gratbildung nimmt deutlich zu. Zudem reagieren bleifreie Werkstoffe wesentlich empfindlicher auf die Werkzeuggeometrie und Prozessparameter", erklärt Walter-Experte Thoma. Der klassische Ms58 - CuZn39Pb3 - sei ein extrem gutmütiger Werkstoff mit hervorragendem Spanbruch gewesen. Diese Verzeihbarkeit entfalle bei bleifreien Alternativen vollständig.

Reinhardt von Horn beschreibt die Konsequenz anschaulich: "Bleifreies Messing ist dagegen anspruchsvoller. Ohne die Schmierwirkung des Bleis steigen Schnittkräfte und thermische Belastung. Die Späne sind bei gleichen Werkzeugen länger und zäher, was die Prozesskontrolle erschwert." Besonders bei Innenbearbeitungen - Bohrungen, Stecharbeiten, tiefen Nuten - sei dieser Effekt kritisch, denn Fließspäne können sich wickeln, Oberflächengüten ruinieren oder im schlechtesten Fall das Werkzeug beschädigen.

Die Index-Experten Gondek und Lakner differenzieren weiter: Je nach Legierungstyp unterscheide sich das Zerspanverhalten erheblich. Zweistofflegierungen, also einfache CuZn-Mischungen ohne Zusätze, neigten besonders stark zur Fließspanbildung. Siliziumhaltige Legierungen hingegen verbesserten durch die höhere Scherfestigkeit den Spanbruch, erhöhten aber gleichzeitig die dynamische Belastung von Werkzeug und Maschine. "Dadurch verbessert sich zwar der Spanbruch, jedoch steigt die dynamische Werkzeug- und Maschinenbelastung", so Lakner. Auch Wieland-Experte Erb betont, dass die verfügbare Datenbasis und die praktische Erfahrung aller Beteiligten im Fertigungsumfeld noch begrenzt seien - bleifreie Werkstoffe seien vergleichsweise jung.

Werkzeug, Parameter, Kühlung: Die drei Stellschrauben

Einigkeit besteht unter allen Befragten darüber, dass der Umstieg auf bleifreies Messing kein einzelnes Problem löst - sondern mehrere gleichzeitig. "Es sind mehrere Stellschrauben, an denen gleichzeitig gedreht werden muss", formuliert Thoma von Walter. Zunächst müssen Spanwinkel und Schneidkantenpräparation präzise auf den jeweiligen Werkstoff abgestimmt werden. Bei den Werkzeugen selbst setze Walter verstärkt auf spezifische Beschichtungen oder in der Serienfertigung sogar auf PKD (Polykristalliner Diamant), um Verschleiss und Aufbauschneiden zu minimieren.

Reinhardt von Horn stellt die Werkzeuggeometrie ins Zentrum: "Am Anfang steht die Werkzeugauswahl: Passende Schneidstoffe, spanbrechende Geometrien und spezielle Beschichtungen sind nötig, um nicht nur mit dem Material klarzukommen, sondern ein optimales Ergebnis zu erhalten." Im Standardbereich biete Horn Werkzeuge mit gesinterter Spanformgeometrie zu sehr geringen Mehrkosten - im Fokus stehen dabei die Systeme Mini und Supermini. Im Sonderbereich werden die Geometrien per Laser eingebracht, exakt auf den Anwendungsfall zugeschnitten.

Ein unterschätzter Faktor ist die Kühlschmierung. Thoma erklärt: Während Ms58 problemlos trocken bearbeitet werden kann, komme es bei bleifreien Werkstoffen auf die gezielte Auswahl der richtigen Kühlschmierstoffe oder Schneidöle und Additive an, um die thermischen Belastungen zu beherrschen. Reinhardt ergänzt, dass auch die Maschine stabil sein müsse, genügend Leistung bringen und eine zuverlässige Spanntechnik bieten solle, um Vibrationen zu vermeiden. Erst das Zusammenspiel aller Faktoren führe bei bleifreiem Messing zu einem stabilen Prozess.

Index: CNC-Technologie als Schlüssel zum Spanbruch

Für Maschinenhersteller Index ist die Umstellung auf bleifreies Messing kein passives Thema - sie haben aktiv darauf reagiert. "Für Index war daher klar: Unsere Mehrspindeldrehautomaten müssen bleifreies Messing nicht nur können, sondern im Dauerbetrieb wirtschaftlich meistern", erklären Gondek und Lakner. Die Stärke der CNC-Steuerung liegt dabei in ihrer Flexibilität: Bearbeitungsparameter, Achsbewegungen und Bearbeitungsstrategien lassen sich für jede Spindellage und Werkzeugposition individuell programmieren und dynamisch anpassen - ein entscheidender Vorteil gegenüber kurvengesteuerten Konzepten.

Konkret bieten Index-Maschinen die Möglichkeit, Drehzahl und Vorschub an jeder Spindel und jeder Werkzeugstation unabhängig voneinander zu programmieren und während des Eingriffs zu modulieren - um Spanform und Spanbruch aktiv zu beeinflussen. Ergänzend steht der Softwarezyklus ChipMaster zur Verfügung, der den frühen Spanbruch begünstigt und Spänenester zuverlässig verhindert. Bei siliziumhaltigen Legierungen kommt die Maschinensteifigkeit besonders zum Tragen: Die Mehrspindler verfügen über hydrostatisch gelagerte Z-Achsen, die Einspindler der C-Serie über eine patentierte Scherenkinematik mit Plattenführung für höchste Steifigkeit bei sehr gutem Dämpfungsverhalten.

In konkreten Kundenprojekten erprobt Index gemeinsam mit Materialherstellern wie Diehl Brass Solutions und Wieland die Bearbeitung bleifreier Legierungen unter Serienbedingungen. Der strukturierte Ansatz besteht aus drei Elementen: optimierte Werkzeugkonzepte in Abstimmung mit Partnern, maßgeschneiderte Bearbeitungsparameter und die konsequente Nutzung maschinenspezifischer Freiheitsgrade wie innere Hochdruck-Kühlschmierstoffzufuhr sowie spezielle Zyklen für Fräsen, Wirbeln und High-Dynamic-Turning.

Wieland: Legierungen, die den Zerspaner nicht allein lassen

Auf der Werkstoffseite hat Wieland frühzeitig reagiert. Mit der ecoline-Produktfamilie bietet das Unternehmen eine breite Palette bleifreier Legierungen, die sich am Eigenschaftsprofil der jeweils zu ersetzenden bleihaltigen Werkstoffe orientieren. Die SZ-Legierungen sind gezielt als Zerspanungsmessinge konzipiert; KS- und BS-Legierungen ersetzen bleihaltige Hochleistungs-Kupferlegierungen. Damit solle der Übergang für Verarbeiter so reibungslos wie möglich gestaltet werden.

Erb betont, dass Ziel der Werkstoffentwicklung sei, durch passende Auswahl von Bearbeitungsstrategie, Peripherie und Prozessparametern ein ähnliches Niveau bei Spanbildung, Werkzeugstandzeit, Oberflächenqualität und Prozessstabistät zu erreichen wie bei bleihaltigen Messingen. Die Entwicklung habe in den vergangenen Jahren deutliche Fortschritte gemacht - gleichzeitig sei die verfügbare Datenbasis noch im Aufbau. "Wer den Umstieg strukturiert und werkstoffspezifisch angeht, kann ihn jedoch kontrolliert umsetzen", so Erb.

Wieland sieht sich dabei nicht nur als Lieferant, sondern als Entwicklungspartner. Als weltweit führender Anbieter von Halbfabrikaten aus Kupfer und Kupferlegierungen - mit mehr als 80 Produktionsstätten und Servicestandorten - bringt Wieland dabei eine breite Basis an anwendungstechnischem Know-how ein.

Was kostet der Umstieg wirklich?

Die Frage nach den Kosten ist keine einfache. Klar ist: Bleifreies Messing ist in der Regel teurer als klassisches Ms58. Doch Thoma von Walter stellt klar, dass nicht der Materialpreis entscheide, sondern die Gesamtkosten pro Bauteil: "Ein günstiger Werkstoff wie CuZn37 kann durch instabile Prozesse am Ende teurer sein als eine Legierung wie EcoBrass, die zwar teurer im Einkauf ist, aber mit dem passenden Werkzeugkonzept stabil und reproduzierbar gefertigt werden kann." Die Rechnung muss Standzeiten, Ausschuss, Anlaufaufwand und Nacharbeit einschließen.

Horn-Experte Reinhardt gibt Entwarnung für den Werkzeugbereich: Im Bereich von Standardwerkzeugen biete Horn Lösungen mit Geometrien für optimierten Spanbruch zu sehr geringen Mehrkosten gegenüber Varianten ohne diese Geometrien. Im Sonderbereich seien die Mehrkosten etwas höher, aber überschaubar. "Mit der richtigen Werkzeuglösung können wir dem wirtschaftlich entgegenwirken und ein ähnliches Niveau erreichen", so Reinhardt.

Index verweist auf die Anlaufphase als größten Kostenfaktor: Betriebe müssen zunächst in Versuche, Werkzeugoptimierung und Mitarbeitertraining investieren. Wenn die Optimierungsphase jedoch abgeschlossen sei, ließen sich auf Index-Maschinen standfeste Prozesse mit Taktzeiten und Werkzeugstandmengen erreichen, die wirtschaftlich auf dem Niveau bleihaltiger Legierungen liegen - teilweise mit Vorteilen durch reduzierte Störfälle und weniger Späneprobleme. Maschinen wie die MS24-8 oder MS32-6 könnten dabei auch kleinere Losgrößen ab etwa 2.000 bis 10.000 Stück wirtschaftlich abbilden, was bei der stufenweisen Umstellung von Teilefamilien ein wichtiger Faktor sei.

Wieland mahnt zu Geduld und Realismus: Auch die Fertigung mit bleihaltigen Werkstoffen sei erst über einen längeren Zeitraum optimiert worden. "Auch hier handelt es sich um einen Entwicklungsprozess, der Zeit, Erfahrung und Anpassung erfordert", erklärt Erb.

Kein Umbruch, aber kein Selbstläufer

Wie groß ist der Eingriff in bestehende Fertigungsstrategien tatsächlich? Die Einschätzungen der Experten decken sich: Die Umstellung sei machbar - aber sie erfordere Arbeit. Reinhardt von Horn fasst es treffend zusammen: "Die Umstellung auf bleifreies Messing ist kein kompletter Umbruch, aber auch kein Selbstläufer." Bestehende Werkzeuge und Schnittwerte ließen sich oft nicht einfach übernehmen. Bei einfachen Bauteilen reichten meist Anpassungen der Parameter. Anspruchsvoller werde es in der Serienfertigung bei komplexen Teilen, wo es auf Prozesssicherheit ankomme.

Index formuliert es aus Maschinenbauersicht: Aus ihrer Perspektive sei es kein Bruch mit der bisherigen Fertigungslogik, sondern eine anspruchsvolle, aber beherrschbare Prozessanpassung - vorausgesetzt, die Möglichkeiten moderner CNC-Technologie würden konsequent genutzt. Gerade hier lägen die Stärken der CNC gegenüber kurvengesteuerten Konzepten, erklären Gondek und Lakner. Und Thoma von Walter bringt es auf den Punkt: "Prozesse müssen enger geführt werden; Parameter, die früher unkritisch waren, werden nun zu erfolgsentscheidenden Faktoren."

Wieland betont, dass nicht alle Zerspaner anfangs gleichermaßen gut mit den neuen Werkstoffen zurechtkommen. Der Grund liege darin, dass bleifreie Kupferlegierungen den Spanbruch nicht mehr über Blei, sondern über andere metallurgische Konzepte realisierten. "In vielen Fällen lassen sich mit wenigen gezielten Anpassungen stabile Prozesse erzielen. In anspruchsvolleren Anwendungen sind jedoch auch tiefergehende Änderungen notwendig", so Erb.

Frühzeitig starten: Die wichtigste Empfehlung

Alle vier Unternehmen teilen eine Kernbotschaft: Wer jetzt noch abwartet, verliert Zeit, die er nicht hat. "Unternehmen, die sich erst jetzt intensiver mit bleifreien Messingen beschäftigen, sind bereits unter gewissem Zeitdruck. Die Umstellung einer gesamten Produktion benötigt Zeit, personelle Kapazitäten und technisches Know-how", warnt Erb von Wieland.

Reinhardt von Horn rät, den Dialog zu suchen - mit dem Materialhersteller und mit dem Werkzeughersteller: "Anwender sollten sich frühzeitig damit auseinandersetzen. Unserer Erfahrung nach lässt sich jede Herausforderung in diesem Bereich mit dem richtigen Werkzeug lösen." Für Interessierte bietet Horn im Herbst 2026 zum zweiten Mal ein Kundenevent zur Zerspanung von bleifreiem Messing an - eine Veranstaltung, die beim ersten Mal auf starke Nachfrage und sehr positives Feedback gestoßen ist.

Thoma von Walter empfiehlt, die Unterschiede zwischen den verschiedenen bleifreien Legierungen zu verstehen: "Nicht jedes bleifreie Messing verhält sich gleich. Prozesse müssen konsequent werkstoffspezifisch ausgelegt werden - ein einfaches Übertragen alter Ms58-Strategien führt in der Regel zu Problemen." Ein strukturiertes, schrittweises Vorgehen sei dabei wichtiger als schnelle Ad-hoc-Lösungen.

Index empfiehlt Unternehmen ein strukturiertes Vorgehen in drei Schritten: Erstens die Werkstoffstrategie klären - gemeinsam mit Materiallieferanten definieren, welche bleifreien Legierungen künftig Standard werden sollen, und diese frühzeitig auf repräsentativen Maschinen erproben. Zweitens die Prozesse auf CNC-Niveau heben - Werkzeugkonzepte, Schnittwerte, Kühlschmierung und CNC-Funktionen wie ChipMaster gezielt nutzen. Drittens die Investition in moderne CNC-Drehautomaten als strategischen Baustein verstehen, um regulatorische Anforderungen zu erfüllen und die Produktivität in der Serienfertigung langfristig abzusichern.

Fazit: Die Branche ist bereit - wenn sie es angeht

Der Abschied vom Blei ist keine Frage des Ob, sondern des Wie und Wann. Die Regulierung ist eindeutig, der Marktdruck wächst, und die technischen Lösungen - von spezifischen Legierungen über optimierte Werkzeuggeometrien bis hin zu CNC-Funktionen für aktiven Spanbruch - sind verfügbar. Was bleibt, ist die Notwendigkeit, Erfahrungen zu sammeln, Prozesse zu kalibrieren und das eigene Wissen aufzubauen.

Aufbauschneiden, Fließspäne, höhere Schnittkräfte - das klingt nach Hindernissen. Aber Hindernisse lassen sich überwinden, wenn man sie kennt und die richtigen Partner an der Seite hat. Wieland entwickelt bleifreie Legierungen, die sich möglichst nah am bewährten Werkstoffprofil orientieren. Horn liefert Werkzeuge, die den fehlenden Schmierstoff durch Geometrie und Beschichtung kompensieren. Walter sorgt mit PKD-Lösungen und präziser Parametrierung für Prozesssicherheit auch in der Großserie. Und Index stellt sicher, dass die Maschine selbst Teil der Lösung ist - durch steife Führungen, modulierbare Drehzahlen und intelligente Zyklen.

"Auch wenn bleifreies Messing eine Herausforderung ist, lässt es sich mit der richtigen Strategie und dem richtigen Werkzeug gut zerspanen", sagt Reinhardt. Das ist kein Werbeversprechen - es ist die einhellige Einschätzung einer Branche, die den Wandel nicht mehr aufhalten kann und ihn deshalb gestaltet.