15/08/2011

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Mapal: CFK-Werkstoffe delaminationsfrei Bohren und Fräsen

Nicht nur Automobil- und Flugzeugbauer setzen zunehmend auf den Einsatz leichter, Kohlenfaser verstärkter Kunststoffe (CFK). Im Maschinen- und Anlagenbau, vor allem in der Automatisierungstechnik, findet sich eine Fülle von Anwendungen. Das hat Einfluss auf die Entwicklung der Zerspanungswerkzeuge, die diese modernen Konstruktionswerkstoffe kostengünstig und prozesssicher bearbeiten.

Beim Bohren von CFK liegt besonderes Augenmerk darauf, Delaminationen und Faserüberstände am Bohrungsaustritt zu vermeiden und alle Toleranzen in Bezug auf Durchmesser, Form und Oberfläche prozesssicher einzuhalten. Die Bohrertypen Mega-Drill-Composite in den Ausführungen MD und UDX sollen das mit ihren Diamantbeschichtungen bei langen Standzeiten ermöglichen. De UDX-Bohrer für unidirektional verlegte Fasern haben einen aufwändigeren Schliff als die MD-Tools für die weniger empfindlichen multi-direktionalen Gewebe.

Fräsen ohne Faserüberstände
Die Fräsqualität an CFK wird in erster Linie durch saubere Oberflächen und Kanten bestimmt. KO-Kriterien sind Faserausrisse (Delamination), Faserüberstände, das heißt nicht vollständig abgeschnittene Fasern sowie verbranntes Harz. Letzteres wird häufig nicht erkannt bzw. falsch gedeutet. Fräser mit dem Produktnamen Optimill-Composite-Speed sollen das Bearbeiten in einem Schnitt ermöglichen und so die Bearbeitungszeit deutlich reduzieren bei hohen Qualitäten der Werkstücke.

Beim dargestellten Testwerkstück wurden typische Bearbeitungssituationen der CFK-Fertigung übernommen. Dabei kommen hauptsächlich diamantbeschichtete Vollhartmetall-Werkzeuge zum Einsatz. Gefräst wurde mit dem Optimill-Composite-Speed, einem achtschneidigem Werkzeug, das aufgrund einer speziellen Geometrie alle Fräsoperationen beherrschen soll. Das Bauteil wurde aus dem Vollen gefräst. Besäumen, stufenförmige Falzen innen wie außen und das Erzeugen der großen Mittelbohrung durch axiales Stechen mit anschließendem Zirkulieren werden mit einem Werkszeug durchgeführt. Faserüberstand oder Delamination sind nicht zu entdecken. Die auf der Oberseite sichtbare Rampe wurde mit senkrecht stehender Spindel erzeugt, abschließend wurde das Testwerkstück mit einem Vollschnitt abgetrennt.

Das Bohren der seitlichen Löcher erledigte der Mega-Drill-Composite-UDX laut Hersteller geräuschlos mit guter Bohrungsqualität, ohne Delamination und Faserüberstände. Er eigne sich besonders für labile Spannsituationen (Pogo-Systeme) und federnde Bauteile.