Zerspanen von Composites Werkzeugauswahl als letzter Optimierungsschritt der Composites-Zerspanung

Die Herausforderung für Hersteller von Zerspanwerkzeugen für die Bearbeitung von Composites liegt in der Werkzeuganpassung. Grund dafür ist, dass Prozesseinflussgrößen wie Faserverbundwerkstoffe, Bearbeitungsqualität und Maschinenverhalten bei der Werkzeugauswahl bereits feststehen.

Anbieter zum Thema

FÖRSTER & KRAUSE GmbH

COSCOM Computer GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Steht die Werkzeugauswahl an, ist die Maschine schon festgelegt. Beim Zerspanen von Composites ist daher die Werkzeugauswahl nicht von der geforderten Prozessqualität und dem zu bearbeitenden Werkstoff abhängig, sondern auch von der Maschine. So beeinflusst die Maschinenvibration die Werkzeugentscheidung. Außerdem gibt es Zerspaner, bei denen Roboterzellen zur Anwendung kommen.

Der Werkzeughersteller Gühring, Albstadt, verfolgt dabei einen ganzheitlichen Optimierungsansatz. Auf der Fachtagung Carbon Composites 2012 am 22. November in Augsburg, stellt Dr. Stefan Sattel, Leiter Forschung und Entwicklung bei der Gühring oHG, Albstadt, die damit erzielten Ergebnisse vor.

CFC-Werkstoffe anfällig für Delamination

Vor kurzem ging Heiko Simonis, Anwendungstechniker im Bereich Composites & Plastics bei LMT Tool Systems, Oberkochen, auf die Problematik ein. Auf den Kompetenztagen Composites & Plastics 2012 des Werkzeugherstellers erläuterte Simonis die Herangehensweise von LMT anhand von Beispielen aus der Praxis. So werden mithilfe von LMT-Werkzeugen Komponenten für CFC-Chargenträger bearbeitet. Eine Herausforderung beim Zerspanen von CFC liegt in der Vermeidung von Delamination einzelner Lagen. Die Gefahr, dass sich beim Bohren von CFC-Werkstücken Oberflächenschichten ablösen, ist größer als bei der CFK-Bearbeitung“, sagte der LMT-Anwendungstechniker.

CFC-Werkstoffe bestehen aus einer Matrix und Kohlenstofffasern. Im Unterschied zum Faserverbundkunststoff CFK wird Kohlenstoff als Matrixwerkstoff verwendet. Die Kombination aus Kohlenstofffasern und Kohlenstoffmatrix verleiht den CFC-Werkstoffen nicht nur eine hohe mechanische Stabilität, sondern auch eine extrem hohe Temperaturbeständigkeit. So halten diese Verbundwerkstoffe Temperaturen bis 3000 °C in Schutzgasatmosphäre oder im Vakuum stand. Sie vertragen extreme Temperaturschocks wie das Eintauchen in Eiswasser aus 1500 °C heißem Zustand. CFC-Chargenträger werden daher in Wärmebehandlungsanlagen eingesetzt.

CFK-Schlitten fräsen mit drei Werkzeugen

Weitere Anwendungsbeispiele sind Bremsscheiben sowie Schlitten für Verpackungsmaschinen. Bei den Bremsscheiben kommen CFK-Träger statt Metallgussteile zur Anwendung. Grund ist die Gewichtseinsparung. Das Planfräsen der CFK-Träger erfolgt mit Messerkopfwerkzeugen, dessen Schneiden mit PKD bestückt ist.

(ID:34710040)