Zerspanung CFK-Titan-Verbunde werkstoffgerecht bohren

CFK-Titan-Verbunde können schadlos bearbeitet werden. Das zeigen Bohrtests in der Luftfahrttechnik. Voraussetzungen dafür sind niedrige Axialkräfte und eine sehr effiziente Späneabfuhr.  Sind diese Parameter optimiert, erhält man H8-Qualität - auch bei CFK-Titan-Aluminium-Verbunden.

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Jüngste Projekte in der Luftfahrttechnik, zum Beispiel der Airbus A350, die Boeing 787 und die C-Serie von Bombardier, setzen bei Leichtbaumaterialien für stark beanspruchte Strukturkomponenten hauptsächlich auf CFK-Titan Schichtverbunde. Dadurch lässt sich ein zu hohes Komponentengewicht, aber auch Korrosion sowie unterschiedliche thermische Längenausdehnung vermeiden.

Beim Verbinden unterschiedlicher Leichtbauwerkstoffe bleibt das Nietverfahren dominant

Aus wirtschaftlichen Gründen werden jedoch Strukturbauteile, die hauptsächlich dreidimensionalen Beanspruchungen ausgesetzt sind, weiterhin aus Aluminium hergestellt. Diese komplexe Materialkombination erfordert aufwendige Bearbeitungsprozesse, um eine prozesssichere und wirtschaftliche Herstellung und Montage zu erreichen.

Um die unterschiedlichen Leichtbauwerkstoffe zu verbinden, bleibt das Nietverfahren dominant. Folglich spielt das präzise, gleichzeitig aber produktive und wirtschaftliche Bohren aller Werkstoffe eine sehr große Rolle, trotz der sehr heterogenen Bearbeitbarkeit [1]. Die Toleranzvorgaben für Nietlochbohrungen in der Luftfahrtindustrie reichen je nach Bauteil von H7 bis H10.

In Abhängigkeit von der Montageposition des Nietlochs am Flugzeug kommen aufgrund der Zugänglichkeit unterschiedliche Werkzeugmaschinen und sogar handgeführte Maschinen zur Anwendung. Je nach Maschinenkonzept variieren jedoch die Maschinenstabilität und damit die Eigenschaften hinsichtlich der Vibrationsdämpfung.

Vorteile des Fräsens auf das Bohren übertragbar

In diesem Artikel werden spezifische Lösungen für unterschiedliche Maschinenkonzepte erörtert: von großen Gantry- bis hinab zu handgeführten Maschinen. Es müssen die unterschiedlich hohen Drehmomente der Maschinenspindeln, aber auch die instabilen Temperaturverhältnisse und Axialkräfte beachtet werden [2]. Die größte Herausforderung bei der Maschinenauswahl besteht darin, das extrem unterschiedliche physikalische Verhalten der Werkstoffe während der Bearbeitung zu kontrollieren.

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