02Werkzeuge Der DFC Compression Mill vermeidet Delamination und Ausfransungen. Bild: LMT Group Der PCD Compression Mill ermöglicht hohe Zahnvorschübe. Bild: LMT Group Bearbeitung von Composites Faserverbundkunststoffe mit Leichtigkeit zerspanen In der Produktionstechnik findet momentan ein rasantes Umdenken statt, das nicht nur durch die viel diskutierte Smart Factory geprägt ist. Gegenwärtig spielt sich vielmehr ein wichtiges Szenario bezüglich Ressourcenschonung durch Gewichtseinsparung ab. Bauteile müssen bei gleicher Leistungsfähigkeit immer leichter werden, was zum Beispiel durch entsprechende Composite-Werkstoffe erreicht werden kann. Autor: Dr. Diethard Thomas, LMT Consultant Fertigungszeit im Vergleich Multifunktionale Bohrungsbearbeitung senkt die Fertigungszeit drastisch. Bild: LMT Group ■■■■■■ Das weltweit wachsende Mobilitätsbedürfnis in Verbindung mit der Forderung nach Energieeinsparung generiert eine neue Dynamik für Leichtbauwerkstoffe, wie Faserverbundkunststoffe (FVK) und deren „Schwergewicht“ CFK. Automotive- und Luftfahrtindustrie werden weiterhin überproportional wachsen und üben gleichzeitig eine Sogwirkung auf andere Anwendungen und weitere Produkte aus Kunststoff aus. Die Produktionsmengen werden weiterhin deutlich steigen. In der Tabelle (S.86) sind wichtige Materialeigenschaften von CFK, dem konkurrierenden Werkstoff Aluminium sowie von Titan und Stahl größenordnungsmäßig dargestellt. Aufgrund der relativ hohen Zugfestigkeit bei geringerem Gewicht hat CFK das Aluminium im Automobilbau und auch im Flugzeugbau signifikant verdrängt. Während hier der Aluminiumanteil an allen Werkstoffen vor etwa 20 Jahren noch bei ca. 70 % lag, ist er heute auf ca. 20 % geschrumpft. Dagegen ist der CFK-Anteil im Flugzeugbau von 7 % auf ca. 52 % gestiegen (Titan 14 %, Stahl 7 %; Beispiel A350). Außer dem geringen Gewicht besteht ein weiterer Vorteil des CFKs darin, dass es sich großflächig verarbeiten lässt. Dagegen ist die Herstellung von Aluminiumblechen durch deren Größe beschränkt, und es bedarf daher einer größeren Anzahl von Nähten und Verbindungselementen, was besonders im Flugzeugbau zu höherem Fertigungsaufwand führt. Als derzeitiger Nachteil von CFK wird die kompliziertere Reparatur von Schäden genannt. 84 Januar/Februar 2017
Der High Performance Composite Router kann bohren und fräsen. Bild: LMT Group Erfahrung in der Zerspanung ist gefragt Zur spanenden Bearbeitung von Faserverbundkunststoffen durch Fräsen oder Bohren gibt es bisher leider kein Universalwerkzeug, sondern jedes Werkzeug muss immer aufs neue und maßgeschneidert an den individuellen Prozess angepasst werden. Es gibt auch nur wenige allgemeingültige Erfahrungswerte für Schnittwertempfehlungen, wie Drehzahl oder Vorschub, zum Beispiel zur Realisierung einer maximalen Standzeit. Nachhaltige Anwendungsergebnisse können dabei nur durch intensiven Kontakt mit Werkstoffherstellern und Anwenderfirmen erzielt werden. Hier ist die Kompetenz der LMT Tools Group mit ihrer 50-jährigen Erfahrung in der Zerspanung von Kunststoffen sowie ihrer mehr als 100-jährigen Erfahrung in der industriellen Fertigung generell gefragt. Experten der LMT-Firmen Belin, Onsrud und Kieninger entwickeln ständig optimierte Werkzeugsysteme zur Kunststoffbearbeitung. Die Hauptproblematik beim Zerspanen von Faserverbundkunststoffen und Sandwichmaterialien lässt sich unter den Begriffen Delamination und Ausfransungen zusammenfassen. Abhängig von Werkstoff und Bearbeitungsart ergeben sich dabei unterschiedliche Schadensbilder. Einen großen Einfluss auf die Qualität der Bearbeitung hat dabei die Werkstoffmatrix. Die hierfür verwendeten Harze sind nach dem Aushärten hart und spröde und können beim Zerspanen regelrecht gebrochen werden. Dann sind die Überstände der Karbonfasern sauber abzuscheren, um Faserüberstände zu vermeiden. Beim Zerspanen von Sandwichmaterialien führen zudem Kräfte quer zur Hauptlastrichtung zum soge- Januar/Februar 2017 85
