Google+ Facebook Twitter XING LinkedIn GoogleCurrents YouTube

Produktion

Optimierungspotenziale für die CFK-Bearbeitung

| Autor / Redakteur: Prof. Dr. Wolfgang Hintze / Peter Königsreuther

Die technisch-wirtschaftlichen Anforderungen von CFK-Bauteilen verlangen nach neuartigen oder angepassten Bearbeitungskonzepten von der Auslegung bis zur Peripherie. Hier das Wasserstrahlschneiden mit Abrasiv.
Die technisch-wirtschaftlichen Anforderungen von CFK-Bauteilen verlangen nach neuartigen oder angepassten Bearbeitungskonzepten von der Auslegung bis zur Peripherie. Hier das Wasserstrahlschneiden mit Abrasiv. (Bild: Fraunhofer-IFAM)

Wie die anwendungsbezogene Produktionsforschung die Präzisions-bearbeitung von carbonfaserverstärkten Bauteilen verbessern kann, untersuchen Forscher an der Technischen Universität Hamburg-Harburg und am Fraunhofer-IFAM in Stade. Hier ein Einblick in die Ergebnisse.

Aufgrund ihrer vorteilhaften mechanischen Eigenschaften, ihrer Korrosionsbeständigkeit und geringen Dichte werden carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) zunehmend im Mobilitätssektor eingesetzt. Allerdings ist die Herstellung und Montage von Faserverbundstrukturen verglichen mit herkömmlichen Metallteilen noch immer eine Herausforderung hinsichtlich Prozesssicherheit, Produktivität und Wirtschaftlichkeit. Meist müssen CFK-Strukturen nach der Konsolidierung bearbeitet werden, um die an Konturen, Bohrungen und Oberflächen gestellten Präzisionsanforderungen zu erfüllen.

Optimiertes Fräsen und Wasserstrahlschneiden von CFK

Die Schwierigkeiten bei der Bearbeitung ergeben sich aus den gegenläufigen mechanischen und thermischen Materialeigenschaften von Carbonfasern und Harzen, verbunden mit dem laminaren Aufbau der oft vergleichsweise dünnwandigen Bauteile. Insbesondere beeinträchtigt die hohe Härte der Fasern sowie die niedrige Wärmeleitfähigkeit und Temperaturbeständigkeit der Harze den Prozess. Bei Laminaten mit unidirektionalen Einzellagen (bekannt auch als multiaxiale Gelege MAG oder non crimp fabrics NCF), welche die Tragfähigkeit der Fasern sehr gut ausnutzen, prägt sich die Diskrepanz besonders stark aus.

Die technisch-wirtschaftlichen Anforderungen von CFK-Bauteilen verlangen daher nach neuartigen oder optimierten Bearbeitungskonzepten. Diese werden im Folgenden beschrieben und sollten die Auswahl sowie die Auslegung des Fertigungsprozesses, der Anlage, der Betriebsmittel und der Peripherie samt vorgelagerter Prozessplanung mit einschließen.

Was die Kantenbearbeitung von CFK-Schalenbauteilen anbelangt, spielen Fräsverfahren sowie das Abrasiv-Wasserstrahlschneiden heute eine herausragende Rolle. Dafür sind etwa selbstschärfende Fräser interessant, die eine erhöhte Standzeit bieten.

Das Schaftfräsen von Umrisskanten und Durchbrüchen erfolgt bei CFK-Teilen meist bei vollem Arbeitseingriff des Werkzeugs (ae=D), häufiger auch durch einen zusätzlichen Schlichtschnitt. Darum und infolge der oft langen Vorschubwege wird das Werkzeug sowohl mechanisch als auch thermisch stark belastet. Dieser Umstand führt unabhängig vom Schneidstoff zu einem erhöhten Verschleiß an den Schneidkanten und Freiflächen, was die Standzeit deutlich verkürzt.

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Der Kommentar wird durch einen Redakteur geprüft und in Kürze freigeschaltet.

Anonym mitdiskutieren oder einloggen Anmelden

Avatar
Zur Wahrung unserer Interessen speichern wir zusätzlich zu den o.g. Informationen die IP-Adresse. Dies dient ausschließlich dem Zweck, dass Sie als Urheber des Kommentars identifiziert werden können. Rechtliche Grundlage ist die Wahrung berechtigter Interessen gem. Art 6 Abs 1 lit. f) DSGVO.
  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 42311555 / Composites World)

Dossier Maschinensicherheit 2019

Funktionale Sicherheit in allen Facetten

Ohne geht's nicht: Maschinensicherheit steht bei Konstrukteuren und Entwicklern ganz oben auf der Prioritätenliste – Hier die spannendsten Artikel der letzten Monate rund um die Funktionale Sicherheit in einem Dossier zusammengefasst. lesen

Sonderausgabe elektrotechnik AUTOMATISIERUNG

Konstruktion & Integration von Industrierobotern

Der Roboter als Komponente und Joker: In der Sonderausgabe "Robotik & Automation" erhalten Sie Tipps, Tricks und Praxis-Insights für Konstruktion, Automation und Integration von Insutrierobotern. lesen