Compositebearbeitung

Faserverbundnibbler überzeugt in Flugzeugbau und Formel 1

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Faserverbundnibbler geht butterweich durch Aramidfasern

Stefan Wyss erinnert sich, dass die erste Testmaschine des Faserverbundnibblers aufgrund eines solchen Einzelteil-Auftrags in seine Abteilung kam: „Uns lag 2018 die Anfrage eines Unternehmens vor, das ein Flugzeug aus den 60er-Jahren wieder auflegen wollte. Viele der nachzubauenden Teile bestehen aus AFK, also aramidfaserverstärktem Kunststoff. Diese zu trennen, stellt eine besondere Herausforderung dar.“

Laut dem Projektmanager verwendeten Fertigungsbetriebe in früheren Jahren dafür sogenannte Wasserstrahl-Handwerkzeuge. Diese sind aber enorm gefährlich und dürfen heute nicht mehr eingesetzt werden. „Das ist natürlich vollkommen richtig, aber im Fall unserer AFK-Bauteile ein Problem“, sagt Wyss und ergänzt: „Denn Aramidfasern lassen sich weder mit Sägen noch mit Winkelschleifern vernünftig trennen. Wir erreichen mit diesen Werkzeugen einfach keine sauberen und genauen Schnittkanten. Zudem entstehen oft gefährliche Stäube und viel Rauch.“ Nicht zu unterschätzen sei darüber hinaus der durch die schnell drehenden Scheiben verursachte, intensive Wärmeeintrag in das Material, der zu Delamination führt – heißt, die mit Kunststoff verbundenen Faserschichten lösen sich an den Schnitträndern ab.

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Grund genug, sich auf die Suche nach einem alternativen Verfahren zu machen. Der Einsatz von Fräsmaschinen ist für eine solche Einzelteilefertigung schlichtweg zu teuer. Zudem ist der Werkzeugverschleiß bei Aramidfasern enorm groß. Stationäre Wasserstrahl-Schneidanlagen haben von technischer Seite mit dem Trennen dieses Werkstoffs kein Problem. „Aber der Aufwand für das Programmieren, Einrichten et cetera und die anzusetzenden Maschinenkosten stehen für die wenigen Einzelteile in keinem Verhältnis zum Ertrag“, merkt Wyss an.

Glücklicherweise bekam der Ingenieur just zu dieser Zeit eine Anfrage von Trumpf, ob er als Testkunde für einen neuen Faserverbundnibbler zur Verfügung stehen würde. Die Entscheidung fiel nicht schwer, und von dem Ergebnis war der Connova-Projektmanager schnell begeistert: „Dieser neue Nibbler ging butterweich durch das AFK, ohne Rauch und Staub. Dabei erzeugt er beim Schneiden auf Sicht für ein Handwerkzeug erstaunlich saubere und exakte Kanten.“

Durch 2,5 mm dickes Compositematerial mit 1,9 m/min nibbeln

Genauso problemfrei trennt der FCN 250 carbonfaserverstärkte (CFK), glasfaserverstärkte (GFK) Kunststoffe sowie Duroplaste und Thermoplaste. Um dies zu ermöglichen, hat Trumpf unter anderem die Schneidgeometrie und die Schneidwerkzeuge auf das neue Material hin angepasst. Stefan Anshelm, Leiter Vertrieb Elektrowerkzeuge International, erläutert diverse Vorteile, der aus der Metallbearbeitung stammenden Technologie: „Beim Nibbeln handelt es sich um einen kalten Prozess ohne Wärmeeinfluss. Als Werkzeug dienen ein Stempel, der schnell aufeinander folgende Stanzhübe ausführt, und eine Matrize, die diese Kraft aufnimmt. Da wir hochwertige, beschichtete Schneidwerkzeugen einsetzen, vermeiden wir eine Delamination sowie ein Ausfransen der Schnittkante und Connova erzielt deshalb die eben schon beschriebene hohe Schnittkantenqualität.“

Bis zu 2,5 mm Materialstärke schneidet der neue Nibbler mit einer Arbeitsgeschwindigkeit von 1,9 m/min. Wegen der freien Sicht auf die Arbeitsfläche, lassen sich die Trennschnitte sehr genau an einem Anriss entlang oder einer Schablone führen. Dabei sind selbst enge Radien möglich. Der Connova-Projektmanager bestätigt dies, kennt aber auch die Grenzen, wenn höchste Präzision gefordert ist oder das Material zu dünn wird: „Wenn wir Gewebebauteile trennen, stoßen wir unterhalb von 0,5 mm Materialstärke an die Grenze des für den Trumpf Nibbler sauber machbaren. Bei unidirektionalen Faserstrukturen brauchen wir für die bei uns geforderte Schnittqualität mindestens 0,8 mm.“

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