CFK-Klassifizierung hilft bei der Werkzeugauswahl

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Klassifizierung von CFK-Materialien erleichtert die Lösungssuche

Üblicherweise tauchen CFK-Materialien in der Materialnomenklatur zwar unter „C“ wie „CFRP“ (carbon fibre reinforced plastic) auf; doch werden darunter alle CFK-Materialien subsummiert; also die carbonfaserverstärkten Kunststoffe (CFK) genauso wie die tückisch zu bearbeitenden Stacks, die Sandwichverbunde aus Aluminium, CFK und Titan. Für eine zielgerichtete Diskussion ist diese Nomenklatur wenig hilfreich. Deshalb hat man bei Kennametal fünf Untergruppen eingeführt, die zu einem schärferen Materialprofil und damit zu einer einheitlichen Diskussionsgrundlage führen sollen.

Dabei werden folgende CFK-Klassen definiert: reines CFK (C1), CFK in Kombination mit Nichteisenmetallen (C2), CFK in Kombination mit hochtemperaturfesten Stählen (C3), CFK in Kombination mit rostfreien Stählen (C4) und CFK in Kombination mit Nichteisenmetallen und hochtemperaturfesten Stählen (C5). Diese Klassifizierung erleichtert den Einstieg in die CFK-Problematik beim Zerspanen. Kennametal ist eines der ersten Unternehmen, die sich strukturiert diesem sehr komplexen Themenfeld nähern. Die Klassifizierung soll dem Anwender zeigen, dass jedes Material seine ganz bestimmten Anforderungen hat.

Unterschiedliche Bohrwerkzeuge für verschiedene CFK-Materialien

Werkzeugseitig gesehen, haben sich die Anforderungsprofile an die CFK-Bearbeitung in den vergangenen Jahren kaum geändert. Es geht immer noch um die Vermeidung von Delamination und die Verlängerung der Werkzeugstandzeit. Diese Herausforderungen stellen sich insbesondere beim Bohren.

Speziell bei der sehr diffizilen Bohrlochbearbeitung – um die geht es hauptsächlich, wenn man von Delaminierungseffekten spricht – hat sich Kennametal eine breite Werkzeugpalette erarbeitet, mit teilweise beeindruckenden Ergebnissen. Dabei spiegeln sich zwei Haupttrends bei Zerspanwerkzeugen wider: Diamantbeschichtete Hartmetallwerkzeuge sind besonders für die CFK-Bearbeitung geeignet und PKD-Werkzeuge für die Bearbeitung von Stacks, also von Metall-CFK-Verbunden.

So hat Kennametal für die reine CFK-Bearbeitung diamantbeschichtete SPF-Bohrer entwickelt. Dabei wurden große Fortschritte hinsichtlich der Standzeitmaximierung und der Vermeidung von Delamination gemacht. Mehrere hundert Bohrungen sind mit diesen Bohrwerkzeugen durchaus möglich. Dagegen ist die Anwendung von PKD-Zerspanwerkzeugen etwas differenzierter zu beurteilen.

Zwar bieten sie eine um bis zu 30 oder gar 50 % längere Standzeit als diamantbeschichtete Werkzeuge, doch muss der CFK-Zerspaner gewisse Einschränkungen bezüglich der Werkzeuggröße und der Werkzeuggeometrie akzeptieren. Eine Alternative dazu könnten sogenannte Solid-PKD-Werkzeuge sein.

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