Zerspanung Fünf-Achs-Fräsen von Formen für Carbon-Bauteile

Autor / Redakteur: Ralph Schiffler / Rüdiger Kroh

Carbon gehört in den Motorsport wie Porsche auf die Rennstrecke. Ein Spezialist für diesen Werkstoff beliefert das Porsche-Team in der FIA Langstrecken-Weltmeisterschaft mit Anbauteilen für die Front und das Lenkrad. Die Formen dafür werden auf fünfachsigen Bearbeitungszentren gefräst.

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Bei der Zerspanung der Formen gelten hohe Genauigkeitsanforderungen, um eine durchgängige Qualität über die gesamte Produktpalette zu gewährleisten.
Bei der Zerspanung der Formen gelten hohe Genauigkeitsanforderungen, um eine durchgängige Qualität über die gesamte Produktpalette zu gewährleisten.
(Bild: DMG Mori)

Die ubc Composites GmbH aus Murr zählt zu den Partnern des Porsche Teams in der LMP1-Klasse, die maßgeblich am Bau des Porsche 919 Hybrid beteiligt sind. Was das Unternehmen mit 150 Mitarbeitern zum Erfolg des Rennstalls beisteuert, ist jahrelange Expertise in der Verarbeitung von Carbon. Seit rund 20 Jahren konstruiert und produziert ubc anspruchsvolle Bauteile aus Kohlefasern – für den Motorsport und auch für Serienfahrzeuge wie den aktuellen Porsche GT3 RS. Für Qualitätssicherheit und Flexibilität sorgt unter anderem eine Fertigungstiefe von 100 % und ein moderner Maschinenpark. Das gilt auch für die Zerspanung mit drei Bearbeitungszentren der DMU-Baureihe von DMG Mori.

Carbon-Anbauteile für Front und Lenkrad

Seit vielen Jahren gilt Carbon als einer der wichtigsten Werkstoffe im Motorsport. Sehr leicht und zugleich stabil eignet sich die Kohlefaser sowohl für aerodynamische Anbaukomponenten als auch für sicherheitsrelevante Strukturteile wie das lebensrettende Monocoque. Da ubc bereits etliche Rennsportteams in unterschiedlichen Klassen beliefert hat, wissen die Fachkräfte dort sehr genau um die unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten und vor allem, wie man diese in der Praxis zielorientiert realisiert. Darin sieht Thorsten Lengwenus, Teamleiter CNC bei ubc Composites, die Herausforderung: „In der Konstruktion und Verarbeitung der Carbon-Teile können wir die späteren Eigenschaften stark beeinflussen.“ Dabei gehe es um Gewicht und Festigkeit, aber auch um Druckbeständigkeit, Vibrationsbelastbarkeit und Temperaturbeständigkeit. „In vielen Fällen ist Carbon dabei eine perfekte Alternative zu herkömmlichen Leichtbauwerkstoffen wie Aluminium und Titan.“

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Nachdem Porsche bereits in der Vergangenheit auf Motorsportebene mit ubc gearbeitet hatte, ist der Rennstall auch mit dem Wiedereinstieg in die LMP1-Klasse auf die Carbon-Experten aus Murr zugekommen. So umfasst der Auftrag diesmal unterschiedliche Anbauteile für die Front und das Lenkrad. Während hier die Einzelteilfertigung oder kleine Losgrößen im Mittelpunkt stehen, betätigt sich das Unternehmen darüber hinaus auch im Bereich der Serienfertigung für den Porsche 911 GT3 RS, der ebenfalls in eine Karosserie aus Carbon gehüllt ist, und als Reparaturbetrieb für Porsche. „Beschädigte Anbauteile können wir vollständig reparieren, was meist günstiger ist als ein komplettes Ersatzteil“, so Lengwenus.

Die Fertigung der Carbon-Werkstücke erfolgt von der Konstruktion und dem Design bis hin zur Nachbearbeitung komplett im eigenen Haus. Der Grund für die hohe Fertigungstiefe liegt auf der Hand, wie Lengwenus erklärt: „So bewahren wir uns unsere Flexibilität und können die Qualität der Produkte gewährleisten.“ Gemäß der CAD-Zeichnungen werden Schablonen erstellt, nach denen das Carbon zurechtgeschnitten wird. Laminiert werden die einzelnen Carbon-Teilstücke in einem staubfreien Reinraum und drei Autoklaven erzeugen den notwendigen Druck und die Temperatur, um die hochwertigen Komponenten fertigzustellen. In der Zerspanung fertigt ubc die erforderlichen Formen für die Werkstücke. „Sie bestehen aus Aluminium und werden aus dem Vollen gefräst“, ergänzt der Teamleiter.

Hohe Genauigkeit gefordert

Für die komplexen Fräsarbeiten stehen unter anderen drei DMU-Bearbeitungszentren von DMG Mori zur Verfügung: Eine DMU 200 P, eine DMU 125 P und eine HSC 105 linear. Die fünfachsigen Modelle sind allesamt mit Heidenhain-Steuerungen ausgestattet. „Um möglichst flexibel zu bleiben, verfolgen wir das Prinzip, dass jeder Mitarbeiter jede Maschine bedienen kann“, beschreibt Lengwenus die Philosophie in der Zerspanung. Man arbeite in der Abteilung einschichtig, plane die Bestückung der Maschinen jedoch auch für mannlose Schichten: „Abends und nachts kommen wir so auf zwei zusätzliche mannlose Schichten, in denen entweder lang laufende Teile oder eine Vielzahl von kleineren Teilen bearbeitet werden.“ Die Tische der Maschinen seien dafür ausreichend groß dimensioniert.

Was sich über die gesamte Werkstückpalette in der Zerspanung erstreckt, ist der hohe Qualitätsstandard. „Von der Genauigkeit der Formen hängt auch die Qualität der Endprodukte ab”, bemerkt Lengwenus. DMG Mori erfülle diese Anforderung mit seinen leistungsstarken und genauen Maschinen sehr zuverlässig. Zuverlässigkeit ist für den Teamleiter ein weiteres Stichwort: „Wir sind darauf angewiesen, dass die CNC-Bearbeitung reibungslos funktioniert.“ Gerade im schnelllebigen Rennsport müsse man zum Teil sehr kurze Reaktionszeiten einhalten können.

Carbon als Alternative zu Aluminium

Dass ubc optimistisch in die Zukunft blickt, belegt die derzeitige Entwicklung des Unternehmens: Seit März 2014 ist die Mitarbeiterzahl von 75 auf über 150 gestiegen und speziell für die Serienfertigung wurde ein zweites Werk mit nahezu identischer Ausstattung errichtet. „Wir mussten die Fertigungskapazitäten erhöhen, um weiterhin strukturiert und flexibel arbeiten zu können“, begründet der Teamleiter CNC den naheliegenden Entschluss. Außerdem gebe es einen erkennbaren Trend in der Industrie: „Carbon wird im Automobilbau zunehmend interessanter als Alternative zu Aluminium.“ Das leichte Material könne beispielsweise das hohe Gewicht der Batterien in Elektrofahrzeugen ein wenig kompensieren.

Im Bereich Motorsport herrscht bei ubc ebenfalls Optimismus: Die Fertigung für den Porsche 919 Hybrid wird auch in der kommenden Saison der LMP1-Klasse fortgesetzt. Schließlich ist die Motivation für jeden Zulieferer des Rennstalls besonders hoch, wie Lengwenus stellvertretend für das gesamte Team sagt: „Es ist schon etwas Besonderes zu wissen, dass man am Erfolg auf der Strecke unmittelbar beteiligt ist.“ MM

* Ralph Schiffler ist Geschäftsführer der Pressgate GmbH in 50676 Köln

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