FVK-Leichtbaukomponenten materialgerecht bearbeiten

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Hermann Kemper GmbH & Co. KG - Hersteller für CNC Drehteile

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Speziell entwickelte Prüfwerkzeuge unterstützen

Bei der Push-out-Delamination übersteigt die Vorschubkraft des Bohrers ab einer gewissen Restmaterialstärke die Haftkraft zwischen den Schichten, die dadurch getrennt werden. Im Gegensatz zur Delamination am Eintritt (Peel-up) sind meistens, aufgrund der Prozesskräfte und der Vorschubrichtung, mehrere Laminatschichten betroffen und voneinander abgelöst. Bild 2 zeigt gute Ergebnisse bei diversen Bohrungsvarianten in unmittelbarer Nähe auf einem Stack-Werkstoff aus CFK und Titan.

Die Delamination sowie typische andere Bearbeitungsfehler in FVK-Bauteilen können mithilfe optischer Messverfahren wie der Lichtmikroskopie und optisch scannender Verfahren mit anschließender Bildverarbeitung untersucht werden. Bei jedem dieser Verfahren wird ein 2D-Bild des geschädigten Bereichs an den Decklagen oder des Werkstücks erzeugt. Für die Bewertung des Delaminationsgrades werden meist dimensionslose Kennzahlen (Delaminationsfaktoren) verwendet.

Mobile Qualitätskontrolle

Ein Beispiel dafür ist der maximale Delaminationsdurchmesser bezogen auf den gezielten Bohrlochdurchmesser. Es wurden am Fraunhofer IPA bereits Prüfwerkzeuge entwickelt, um die Qualität von bearbeiteten FVK-Strukturen zu beurteilen. Außer stationären Technologien können dabei auch Handprüfgeräte gut eingesetzt werden (Bild 4). Diese tragbaren Systeme erlauben schnelle, flexible und objektive Qualitätskontrollen von bearbeiteten Kanten und Bohrungen einzelner Bauteile. Die Bewertung der Oberflächen- und Kantenqualität von bearbeiteten Leichtbauwerkstoffen und die Festlegung von Ausschussgrenzen müssen in Abhängigkeit von der Bauteilfunktion spezifisch definiert und erarbeitet werden.

Kühlschmierstoffe optimieren

Eine Alternative zur Trockenbearbeitung von carbonfaserverstärkten Kunststoffen ist die Nassbearbeitung. Die Optimierung der Nassbearbeitung zur Steigerung der Produktivität wird ebenfalls am Fraunhofer-IPA erforscht. Heutzutage findet der größte Teil der spanenden Bearbeitung von CFK ohne Einsatz von Kühlschmierstoffen statt. Im Hinblick auf Produktivität, Staubbindung, Bearbeitungsqualität und Werkzeugverschleiß kann eine Nassbearbeitung von FVK im Vergleich zur Trockenbearbeitung Vorteile aufweisen. Die staubbindende Wirkung von Kühlschmierstoffen wurde im Experiment bestätigt.

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