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Verbundwerkstoffe und neuartige Materialien fordern Zerspaner heraus

Auch Verbundwerkstoffe wie carbon- und glasfaserverstärkte Kunststoffe (CFK respektive GFK) oder Titanlegierungen erfordern spezielle Werkzeuge, die den besonderen Belastungen standhalten können. Mit der steigenden Nachfrage nach diesen leichten aber auch sehr robusten Materialien steigt auch der Bedarf an Werkzeugen, die diese Materialien wirtschaftlich spanend bearbeiten können. Forschung und Entwicklung vieler Unternehmen konzentrieren sich deshalb auf die Herstellung solcher Werkzeuge, was mit einem Fokus auf deren Beschichtungen geschieht, wie die Landesmesse Stuttgart registriert.

Auch der Werkzeughersteller Mapal aus Aalen entwickelt vor diesem Hintergrund seine Oberflächentechnik weiter. Extrem harte und verschleißbeständige Diamantschichten zerspanen dann Materialien wie CFK, Keramik, Graphit und Aluminiumverbindungen produktiv. Vor allem in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, im Werkzeug- und Formenbau und in der Medizintechnik fordern die Anwender auch noch hohe Standzeiten und Prozesssicherheit.

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Mapal macht Werkzeuge fit für den härtesten Zerspanungseinsatz

Im Aalener Kompetenzzentrum für Beschichtungstechnologien werden Wendeschneidplatten und Vollhartmetallwerkzeuge mittels PVD- (Physical Vapour Deposition) oder CVD-Verfahren (Chemical Vapour Deposition) für den späteren Einsatz vorbereitet. Für die Trockenbearbeitung und für hohe Schnittgeschwindigkeiten empfiehlt Mapal in der Regel CVD. Bei dieser chemischen Gasphasenabscheidung werden Verbindungen bis knapp über 1000 °C appliziert. Sind eher instabilen Bearbeitungssituationen oder schwierige Zerspanungsbedingungen zu erwarten, sollte man zu den zäheren PVD-Schichten greifen. Diese verbinden metallische Hartstoffe wie Titannitrit oder Titanaluminiumnitrit mit den Hartmetall-Grundkörpern. Spielen adhäsive Verschleißvorgänge ein Rolle, fällt die Wahl meist auf diamantähnlichen Kohlenstoffschichten (DLC). Diese werden ebenfalls mit PVD oder einem plasmaunterstützten CVD-Verfahren abgeschieden. Für die Beschichtung seiner Werkzeuge beschränkt sich Mapal derzeit auf den Bereich zwischen 3 und 15 Mikrometer, was abhängig von der jeweiligen Anwendung ist. Der optimierte HF-CVD-Prozess erzeugt dabei Schichten mit nahezu homogener Dicke. Ein Ziel bleibt aber immer gleich: in der jeweiligen Zerspanungsanwendung soll die gesamte Schneidenlänge unabhängig von der Schnitttiefe prozesssicher genutzt werden können. Und das funktioniert ...

Homogene Diamantschicht fräst sich sicher durch CFK

Ein Beispiel ist der Optimill-Composite-Speed-Plus Vollhartmetallfräser für CFK-Werkstoffe. Bei diesem Werkzeug ist es die homogene CVD-Diamantbeschichtung, die für lange Standzeiten und hohe Prozesssicherheit sorgt. In den vergangenen Jahren hat sich Mapal dafür intensiv mit der Verbesserung des Diamantbeschichtungsprozesses beschäftigt. Die Aalener haben damit die komplette Werkzeugauslegung von der passenden Geometrie über die Auswahl eines geeigneten Hartmetalls bis hin zur Beschichtung in der eigenen Hand.

Auch Emuge Franken kriegt Compositewerkstoffe klein

Faserausrisse und -überstände sowie unschöne Grate sind auch für viele Kunden von Emuge Franken ein Problem. In vielen unterschiedlichen Branchen wie der Luft- und Raumfahrtindustrie, der Automobilindustrie, dem Energiesektor oder dem Sport- und Medizinbereich werden diese Verbundwerkstoffe eingesetzt. Als Antwort auf unterschiedlichste Bearbeitungsprobleme in diesen Industriezweigen hat das Unternehmen seine Fiber-Cut-Fräswerkzeuge entwickelt. Diese Zerspanungssezialisten bearbeiten faserverstärkte Kunststoffe wie CFK, GFK und AFK (aramidfaserverstärkt). Für Schruppanwendungen in CFK und GFK sind ZR-beschichtete Fräser mit Durchmessern von vier bis 20 Millimeter verfügbar. Die Fräser mit Diamant-ZR-Beschichtung schruppen und schlichten ausrissfrei. Spezielle Verzahnungen sorgen für sauberes Trennen der Fasern, hohes Spanvolumen und optimale Spanabfuhr. Fräser in den Durchmessern ein bis drei Millimeter mit Diamant-ZR-Beschichtung sind dabei für die Mikrobearbeitung geeignet. Für das Bohren und Beschnittfräsen in aramidfaserverstärkten Kunststoffen stehen Fräser mit gegenläufigem Scherenschnitt (fünf bis 12 Millimeter) zur Verfügung.

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