CFK-Titan-Verbunde werkstoffgerecht bohren

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Des Weiteren haben Metalle eine reversible Struktur, die beliebig oft wiederhergestellt oder recycelt werden kann. Darüber hinaus ermöglicht eine mechanische oder thermische Nachbehandlung, die physikalische Struktur in der Bauteilrandzone zu verändern und den künftigen Bauteilanforderungen anzupassen. Faserverbundkunststoffe sind dagegen nicht reversibel. Ist die Oberfläche beschädigt, führt kein Weg zurück [4]. Daher ist CFK für die Einschuss-Bearbeitung prädestiniert – eine sehr wichtige Tatsache, die für ein wirtschaftliches Bearbeiten von CFK-Werkstoffen spricht.

Beim Gegenlauffräsen unterstützt Rissverlauf den Materialabtrag

Die geeignete Bearbeitungsstrategie für das CFK-Fräsen ist das Gegenlauffräsen. In der Metallbearbeitung wird standardmäßig das Gleichlauffräsen eingesetzt. Unter dem Aspekt der Rissentwicklung, aufgrund des Staubabtransports und der Temperaturwirkung ist das Gegenlauffräsen für die CFK-Bearbeitung vorteilhafter als das Gleichlauffräsen. Beim Gleichlauffräsen verläuft ein erzeugter Riss senkrecht in die Oberfläche. Ähnlich wie beim Spalten von Holz läuft beim Gegenlauffräsen dagegen der Riss in Vorschubrichtung und unterstützt den Materialabtrag.

Ist beim beim Gleichlauffräsen mit hohen Zeitspanvolumen die Kapazität der Staubabfuhr überschritten, wird der Staub in die frisch erzeugte Oberflächenrandzone gepresst. Der Vorschub ist dadurch limitiert. Dagegen lässt sich beim Gegenlauffräsen der Staub leicht auf der gegenüberliegenden Seite entfernen. Außerdem kann beim Gegenlauffräsen die Schneidkante gekühlt werden.

Sie arbeitet somit bei minimal möglicher Prozesstemperatur. Im Gegensatz dazu erreicht beim Gleichlauffräsen die Temperatur an den Schneidkante ein absolutes Maximum – und das an der Stelle, an der die Oberfläche des Bauteils erzeugt wird. Es besteht das Risiko, dass die Schneidkante die Pyrolysetemperatur des CFK-Werkstoffs überschreitet.

Nassbearbeitung ist häufig gewählte Alternative

Diese Theorie wurde durch verschiedene Testserien im Versuch und bei Kundeneinsätzen bestätigt [5]. Dabei wurden folgende Erkenntnisse gewonnen, was die CFK-Bearbeitung angeht: Die Nuten der Werkzeuge müssen genügend groß gestaltet sein, um einen Werkzeugbruch durch Überladung bei hohem Vorschub zu vermeiden.

Nicht nur die geeignete Bearbeitungsstrategie, sondern auch eine höhere Zähnezahl kann den Vorschub vergrößern. Voraussetzungen dafür sind ausreichende Stabilität und Steifigkeit der Maschine. Zusätzlich zur geeigneten Werkzeuggeometrie und zur CVD-Diamantbeschichtung ist die Nassbearbeitung eine häufig gewählte Alternative, um der Wärmeentwicklung durch Reibung entgegenzuwirken. Dabei sollten nichtfettende Kühlschmierstoffe bevorzugt werden.

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