CFK Zerspanung: Diamant-Beschichtung verlängert Standzeiten

Zur Zerspanung von Faserverbundkunststoffen hat HPTec die neuen Mikro-Fräser der HPTec Composite Tool Action entwickelt. Ein wichtiger Baustein ist die Diamant-Beschichtung auf Basis von CCDia AeroSpeed von Cemecon.

HPTec entwickelt, produziert und vermarktet Bohr- und Fräswerkzeuge aus Hartmetall zum Bearbeiten unterschiedlichster Materialien wie Edelmetalle, Stahl, Keramik, CFK und GFK sowie NE-Metalle. In enger Zusammenarbeit mit führenden Material- und Maschinenherstellern sowie in Forschungsprojekten mit externen Partnern entwickeln die Experten von HPTec Strategien und Werkzeuge, um Produktivität und Qualität in der Fertigung ihrer Kunden zu optimieren – so auch für die Bearbeitung von Faserverbundkunststoffen.

„Delamination und Faserüberstände schwächen die Struktur von FVK-Bauteilen. Deswegen müssen diese bei der Bearbeitung unbedingt vermieden werden. Eine hohe Schneidkantenqualität sowie die Verschleißfestigkeit des Schneidstoffs spielen dabei eine entscheidende Rolle.

Hartmetall-Werkzeuge mit Diamant-Beschichtung sind am besten für CFK-Zerspanung geeignet

Als der beste Ansatz zur prozesssicheren und wirtschaftlichen Zerspanung haben sich Hartmetall-Werkzeuge mit Diamant-Beschichtung erwiesen. Dabei müssen das Substrat, die Geometrie und die Beschichtung perfekt aufeinander abgestimmt werden. Zudem reduzieren sehr geringe Schnittkräfte massiv die Delamination und Faserrückstände. Kleine Werkzeugdurchmesser mit optimierter Geometrie wirken der Werkstückbeschädigung zuverlässig entgegen“, beschreiben die Verantwortlichen bei HPTec die Anforderungen bei der Entwicklung eines Präzisionswerkzeugs für die Bearbeitung von FVK.

Bei der Werkzeugentwicklung zum Besäumen oder Konturfräsen von dünnwandigen FVK-Werkstücken war das Ziel für die HPTec klar definiert: Es soll eine glatte Oberfläche erreicht werden – ohne Faserrückstände, Delaminierung oder Bauteilschädigung, und das bei maximaler Schnittkraftreduzierung.

Das sind die Eigenschaften der Micro-Fräser HPTec Composite Tool Action

Das Ergebnis sind die neuen Mikro-Fräser HPTec Composite Tool Action mit Durchmessern von 1 bis 3 Millimeter. „Dank des speziellen Verzahnungs- beziehungsweise Spanteilerprofils und sechs Schneiden reduzieren wir die Schnittkräfte um bis zu 80 Prozent. Die kleinen Spiralwinkel verringern die Zug- und Druckkraft und damit auch kritische Vibrationen. Als Schneidstoff haben wir ein Ultrafeinstkorn-Hartmetall mit einer sehr hohen Biegebruchfestigkeit für hohe Prozesssicherheit ausgewählt.

Um die bestmögliche Beschichtung für unsere abgestimmten Mikrowerkzeuge zu finden, führte unser Entwicklerteam zahlreiche Laborversuche durch. Eine Diamantschicht hob sich deutlich von den anderen ab und lieferte hervorragende Ergebnisse: CCDia AeroSpeed von Cemecon“, wird es seitens HPTec auf den Punkt gebracht.

Das kann die Diamant-Beschichtung von Cemecon

Cemecon hat den Multilayer-Schichtwerkstoff exakt auf die Bearbeitung von Composites abgestimmt und in enger Zusammenarbeit mit HPTec auf die neuen Werkzeuge angepasst. Mit seiner extrem glatten und feinstkristallinen Oberflächentopografie sowie einer exzellenten Haftung sorgt CCDia AeroSpeed für sehr guten Spanfluss und leitet die Reibungswärme rasch aus der Kontaktzone. Das reduziert die thermische Beanspruchung deutlich und vermeidet Delaminationen.

Mit einer Härte von etwa 10.000 HV0,05 widersteht die Schicht den hochfesten und stark abrasiven Fasern und erlaubt so lange Standzeiten bei den Werkzeugen. "Es entstehen keine Faserüberstände und die Qualität der gefrästen Oberflächen ist jederzeit reproduzierbar", ergänzt Manfred Weigand, Produktmanager Round Tools bei Cemecon.

Quelle: Cemecon AG