Schwerpunkt
Leichtbau
Tiefer Blick ins Innere
25.08.2009
Bohren: Das Bohren von CFK- und Verbundmaterialien zählt zu den Königsdisziplinen in der Zerspanung von Leichtbaumaterialien. Besondere Gefahr droht durch mögliche Delaminierung der Fasermatrix und das Auftreten von zu hohen Bearbeitungstemperaturen. Die Gühring oHG hat sich eingehend mit den Randbedingungen der Bearbeitung beschäftigt und daraus erfolgreiche Werkzeugkonzepte abgeleitet.
Da CFK-Werkstoffe in der Regel auch in Materialpaketen mit Aluminium und Titan gebohrt werden, stellt bei dieser Bearbeitung die Spanabfuhr eine besondere Herausforderung dar. Folge eines ungenügenden Spantransports sind Auswaschungen des CFK, die in Harz eingebetteten Kohlefasern lösen sich beim Ein- und Austritt des Bohrers und es entsteht Delamination. Ein weiterer Schwerpunkt bei der Bearbeitung von CFK gilt der Vermeidung von zu hohen Bearbeitungstemperaturen.
Die Gühring oHG trägt diesen Anforderungen in besonderer Weise Rechnung: Durch die aufwändige Analyse des jeweiligen Bohrprozesses gelingt es, Werkzeuge hinsichtlich ihres Einsatzes genau abzustimmen. Diese Optimierungen gehen weit über gängige Verbesserungen wie beispielsweise das Aufbringen einer Diamantschicht hinaus. Ingo von Puttkamer, bei Gühring für den bereich Aircraft zuständig, erklärt die Vorgehensweise: „So können durch Oberflächenuntersuchungen mit dem Rasterelektronenmikroskop wie REM und EDX Bearbeitungsschädigungen nahezu gänzlich ausgeschlossen werden.”
Generell beziehen diese Untersuchungen sowohl die Gruppe der Hartmetallwerkzeuge als auch die der PKD-Werkzeuge mit ein. PKD, also polykristalliner Diamant, hat Vorteile hinsichtlich absolut scharf geschliffener Schneiden, die eine saubere Durchtrennung von Kohlefasern gewährleisten. Hartmetallwerkzeuge hingegen erlauben Werkzeugausführungen mit weitaus vielfältigeren und komplexeren Geometrien.
Ein weiterer wesentlicher Einflussfaktor ist die Kühlung des Zerspanprozesses selbst. Während bei der Verwendung einer speziell auf CFK abgestimmten Kühlung ein sauberer Schnitt erzeugt wird, ist bei der Trocken-
bearbeitung eine deutliche thermische Schädigung feststellbar.
Zusätzlich, so Ingo von Puttkamer, wird durch thermografische Aufnahmen die am besten geeignete Werkzeuggeometrie in Verbindung mit dem Bohrprozess ermittelt: „Hierbei zeigt insbesondere das patentierte, interne Gühring-Kühlungssystem kombiniert mit einer Absaugvorrichtung seine großen Vorteile.”
Ein weiteres Verbesserungspotential sieht Aircraft-Spezialist von Puttkamer in der Optimierung des Bohrvorganges; beispielsweise durch Einsatz der neuartigen Gühring Vorschubreduzierungseinheit: „Die unterschiedlichen Vorschubverhältnisse beim manuellen Bohren können durch eine auf das Material einstellbare Vorschubreduzierungseinheit kompensiert und so die geforderte Qualität am Bohrungsaustritt sichergestellt werden.” Eine Delamination/Ausfransungen in unidirektionalem CFK wird verhindert.
Diese Einheit ist auf den manuellen Einsatz mit Druckluftbohrmaschinen ausgelegt. Sie ist klein und handlich und ermöglicht dadurch die Zugänglichkeit an schwierige Stellen. Zusätzlich ist die Kombination mit einer Absaugung für das zerspante Material möglich.
