Nassbearbeitung von CFK: wirtschaftliche Alternative

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Blaser Swisslube AG

Rhenus Lub GmbH & Co KG

Walter (Schweiz) AG

Produktivitätssteigerung

Das an CFK angepasste Trennprinzip orientiert sich an den Gesetzen der Bruchmechanik anstelle der klassischen Kontinuumsmechanik. Dies liegt an der fehlenden materiellen Symmetrie des CFK im Vergleich zu einem kompakten Stahlwerkstoff.

Aufgrund des sprödbrüchigen Verhaltens der C-Fasern und der Matrixwerkstoffe ist ein Brechen besser geeignet als ein Schneiden. Daher wird das aus der Metallbearbeitung bekannte Schneidprinzip durch das physikalische Prinzip der Bruchmechanik ersetzt. Ziel dieses Ansatzes ist es, eine möglichst hohe Schlagbeanspruchung in den Trennbereich herbeizuführen. Dabei gilt: Je höher die Verformungsgeschwindigkeit, desto höher auch die Schlagbeanspruchung des Werkstoffes. Der Sprödbruch kann so gezielt herbeigeführt werden.

Beim Zerspanen erreicht man diese Bedingungen durch enorm hohe Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten. Die Prozesstemperaturen wiederum werden durch die Kühlwirkung des KSS abgeführt. Gleichzeitig wirkt sich die Schmierwirkung positiv auf den Werkzeugverschleiss aus. Die Prozessgeschwindigkeit wird so erhöht und die gesamte Zykluszeit der Bauteilherstellung gesenkt.

Werkzeugstandzeit

Durch das bruchmechanische Prinzip, gekoppelt mit der Nassbearbeitung, müssen die Schneiden nicht mehr so scharf ausgelegt werden, wie dies in der Trockenbearbeitung der Fall ist. Bei den geringeren Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten der Trockenbearbeitung sind kleine Schneidenradien notwendig, um die C-Fasern sauber zu trennen. Bei der Trockenbearbeitung ist jedoch aufgrund der Prozesstemperaturen keine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung möglich, wodurch auch der bruchmechanische Effekt nicht ausreicht.

Die momentan verfügbaren CFK-Werkzeuge sind auf die Trockenprozesse ausgelegt und verfügen daher meist über geringe Schneidradien (teilweise bis 1 µm). Das Fraunhofer IPA forscht daher, neben dem KSS, auch an optimierten Nasswerkzeugen. Das Ziel hier ist, durch Anpassungen an der Schneidenmakrogeometrie, eine stabilere Schneide zu erwirken. Hochfeste Oberflächenbeschichtungen sowie extrem kleine Schneidenradien werden dabei vermieden. Neben einem veränderten Keilwinkel können auch Spanräume, durch die effektivere Spülwirkung mit KSS, deutlich verkleinert werden. CFK-Nasswerkzeuge sollten dabei trotz Hochgeschwindigkeitsbearbeitung längere Standzeiten aufweisen als momentan verfügbare Trockenwerkzeuge.

Blaser Swisslube AG

Blaser Swisslube ist ein weltweit tätiges Unternehmen in der Schmierstoffbranche. Das 1936 gegründete unabhängige Schweizer Familienunternehmen wuchs von einem regionalen Kleinbetrieb zu einem technologisch führenden Global Player mit weltweit rund 600 Mitarbeitern. Mit eigenen Tochtergesellschaften und Vertretungen ist Blaser Swisslube in rund 60 Ländern nahe beim Kunden.

Blaser Swisslube entwickelt, produziert und verkauft qualitativ hochwertige Kühlschmierstoffe. Mit den Blaser-Kühlschmierstoffen fertigen die Kunden weltweit erfolgreich kleinste Teile in der Uhrenindustrie oder Medizintechnik bis hin zu riesigen Strukturelementen im Flugzeugbau sowie kritische seriengefertigte Automobilteile.

Das Ziel von Blaser Swisslube ist es, die Zerspanungsprozesse ihrer Kunden mit dem flüssigen Werkzeug zu verbessern und die Produktivität, Wirtschaftlichkeit sowie die Bearbeitungsqualität zu optimieren. In enger Zusammenarbeit mit dem Kunden und Dank dem gesamtheitlichen Betrachten des Zerspanungsprozesses bietet Blaser Swisslube die Möglichkeit, das Volle aus den Maschinen und Werkzeugen zu schöpfen. Nur durch die Anwendung des richtigen Kühlschmierstoffs wird dieser zum flüssigen Werkzeug. Dieses Versprechen ist gestützt durch exzellente Produkte, kundenspezifischen Service, kompetente Experten und die langjährige Erfahrung in der Metall­bearbeitung. <<

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