CFK-Bearbeitung ist eine riskante Sache

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Hier ist eine Kunststoffmatrix mit typischerweise einzelnen Lagen spröder Faserverstärkung in einem schichtweisen Aufbau verbunden. „Man bearbeitet in Wirklichkeit Fasern und die richtige Art, sie zu bearbeiten, besteht darin, sie zu brechen.“

Dabei besteht natürlich auch immer die Gefahr, dass dies zur Delamination und in der Folge zu Ausschuss oder Ausfall des Teils führt. „Dadurch wird die innere Struktur des Basisprodukts beeinträchtigt, was in den meisten Fällen nicht repariert werden kann“, so Cornwell weiter.

Spanen oder Abrasiv-Wasserstrahlschneiden ist hier die Frage

Prinzipiell stehen zwei Basistechniken zur Verfügung: rotierende spanende Bearbeitung und das Abrasiv-Wasserstrahlen. Bei der rotierenden Bearbeitung wird ein in einer Hochgeschwindigkeitsspindel sitzendes Schneidwerkzeug, angetrieben von einem NC-Bearbeitungszentrum, verwendet. Das Werkzeug weist im Allgemeinen einen kreisförmigen, mit Nuten versehenen Querschnitt auf. Die Nuten haben scharfe Kanten, die das Material „herausbrechen“, wenn das Werkzeug in der Spindel mit hoher Geschwindigkeit rotiert. Die Nuten verlaufen üblicherweise spiralförmig, mittels der dadurch gebildeten Leerräume wird abgetrenntes Material vom Arbeitsbereich weggeleitet.

Beim Bearbeiten mit dem Wasserstrahl wird ein Abrasivmittel (Silikatgranulat) oder ähnliches Material mit Wasser vermischt und dann unter sehr hohen Druck gesetzt. Trifft dieser Hochdruckstrahl auf ein Verbundmaterial, schert er die Faser ab, ohne Wärme- oder Staubentwicklung und ohne Delamination, selbst auf mikroskopischer Ebene. Wasserstrahlsysteme verfügen üblicherweise über 5-Achs-Köpfe zum flexiblen Fertigungseinsatz und haben für Messvorgänge einen eingebauten Messfühler.

Dieser abrasionsmittelgeladene Strahl mit großer Durchschlagskraft, der Geschwindigkeiten von annähernd Mach 3 erreicht, wird von einer speziell geformten Düse in einen Strahl von 0,254 mm Durchmesser konzentriert, der Verbundmaterial bei Bauteilen mit einer Dicke bis zu 152,4 mm rasch abträgt.

Rotierende zerspanende Bearbeitung schafft enge Passung zwischen zwei Passflächen

Laut Cooper liegt eine der größten Stärken der rotierenden Bearbeitung im Bereich Verbundwerkstoffe in der Oberflächenbearbeitung mit dem Ziel, ein Bauteil oder Gebilde auf eine gleichmäßige Dicke zu bringen oder eine enge Passung zwischen zwei Passflächen zu schaffen.

Demnach sei es vor fünf bis sechs Jahren eine größere Herausforderung gewesen, zwei Flächen spaltfrei zusammenzupassen, wobei jede mit Ausgleichsscheiben oder Klebstoff ausgefüllt werden musste. Heute sei solch ein Spalt nicht mehr hinnehmbar und der Werkzeugbau hat darauf mit den Präzisionswerkzeugen reagiert, die die Herstellung eines einwandfreien Formschlusses ermöglichen.

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