CFK macht den Leichtbau fit für die Zukunft

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Flow Europe GmbH

Technische Universität Dresden Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik

HIGHTEX Verstärkungsstrukturen GmbH

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Carbon Composites e.V.

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Automatisiertes Reparieren von CFK-Strukturbauteilen

Ein Highlight des Vortrags von Ralph R. Hufschmied war das automatisierte Reparieren von CFK-Strukturbauteilen im Luftfahrtbereich. Der Automatisierungsschritt betrifft die mechanische Vorbereitung der Reparaturstelle, das Schäften. Dazu haben der Maschinenhersteller Primacon, München, der Softwareanbieter BCT, Dortmund, und der Werkzeugherseller Hufschmied, Bobingen, gemeinsam ein Fräsverfahren entwickelt. Das Ergebnis hat der Geschäftsführer der Hufschmied Zerspanungssysteme GmbH auf der diesjährigen Fachtagung Carbon Composites präsentiert: die mobile Fräsmaschine PM3 mit automatischer Oberflächenerfassung und Generierung der Fräsbahnen.

Hochleistungswerkzeuge für die CFK-Zerspanung

Bei der Entwicklung von Zerspanwerkzeugen für CFK verfolgt der Werkzeughersteller Gühring einen ganzheitlichen Ansatz zur Optimierung des Systems Hartmetall–Geometrie–Oberfläche. Der Grund liegt in der Komplexität der Materialien. Gerade bei der Bearbeitung von Stacks ist das der Fall: von CFK-Metall-Schichtverbunden. Dabei bildet die Spanabfuhr eine besondere Herausforderung. Ist der Spantransport unzureichend, kommt es zu „Auswaschungen“ bei CFK: Die Carbonfasern lösen sich beim Ein- und Austritt des Bohrers aus der Matrix. Es entsteht Delamination. Zudem hat eine zu hohe Wärmeeinwirkung auf das Material eine thermische Oberflächenschädigung zur Folge.

Auf der Fachtagung Carbon Composites 2012 erläuterte Dr. Stefan Sattel, Leiter F&E bei der Gühring OHG, Albstadt, den ganzheitlichen Optimierungsansatz von Gühring für Hochleistungswerkzeuge. Am Anfang steht eine aufwendige Prozessanalyse, um die spezifischen Anforderungen festzulegen. So zieht man das Rasterelektronenmikroskop (REM und EDX) heran und erstellt thermografische Aufnahmen. Optimierungsbasis bilden Hartmetall- und PKD-Werkzeuge sowie der Faktor Kühlung. Weitere Verbesserungen verspricht sich der Gühring-F&E-Leiter von einer Vorschubreduzierungseinheit: Die unterschiedlichen Vorschubbedingungen beim manuellen Bohren ließen sich damit kompensieren. So könne die geforderte Qualität am Bohrungsaustritt sichergestellt werden.

Abrasive Schneidstoffe beschleunigen das Wasserstrahlschneiden

Im Wettbewerb zur CFK-Zerspanung steht das Wasserstrahlschneiden. Laut Ralf Möller, Business Manager Aerospace beim Maschinenhersteller Flow Europe, Bruchsal, punktet es dabei aufgrund folgender Vorteile: höhere Reproduzierbarkeit der Schneidqualität, kürzere Bearbeitungsdauer, niedrigere Prozess- und Werkzeugkosten. Diese Erfolgsfaktoren verdeutlichte Möller am Beispiel unterschiedlicher Proben. Besonders wurde der Unterschied beim AWJ-Prozess: beim Schneiden mit abrasivem Wasserstrahl (abrasive water jet). Die abrasiven Schneidstoffe im Wasserstrahl verkürzen die Dauer für einen 10 m langen Schnitt in eine 25 mm dicke CFK-Platte von 100 auf 30 min. Die Eintrittsgeschwindigkeit des abrasiven Wasserstrahls beträgt dabei 3580 km/h. Das ist die dreifache Schallgeschwindigkeit – Mach 3.

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