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maschine+werkzeug 04/2016

DLC-Schicht machts möglich

EXTRA

Beschichtungen - Im Flugzeugbau ebnet das Trockenbohren von Aluminium kostensparende Wege: mit dem Einsatz von Werkzeugbeschichtungen wie ›Balinit Hard Carbon‹ von Oerlikon Balzers senkt es den bisherigen Aufwand deutlich und erübrigt Schmiermittel.

Der Einsatz von Kohlefaser-Verbundstoffen (CFK) sorgt zwar im Flugzeug-Leichtbau stets für öffentliches Aufsehen, der Werkstoff Aluminium wird laut Meinung von Experten aber weiter den Ton angeben.

Argumente dafür sammelt das Leichtmetall durch seine höhere Stabilität insbesondere für Strukturbauteile, seine bessere Reparaturfähigkeit bei Schäden im Flugalltag sowie durch neue, noch leichtere Metalllegierungen mit Alubestandteilen.

Wie die Zerspanung von CFK-Materialien gibt jedoch auch die Bearbeitung von Aluminium einige harte Nüsse zu knacken. Um Teile und Platten aus leichtem Alu-Material sicher miteinander zu vernieten, gilt es zunächst viele Bohrungen anzubringen. Bis zu 1,2 Millionen sind es für ein Passagierflugzeug.

In den Flügeln betragen die größten Bohrdurchmesser bis zu 30 Millimeter, bei Standardbohrungen sind es 4,1 bis 4,8 Millimeter. Und weil der Zusammenbau von großen Passagierflugzeugen zu 50 bis 70 Prozent Handarbeit ist, wird per Hand gebohrt – durch drei bis zehn Millimeter dickes Material.

Gute Alternative

Dies geschieht überwiegend mit halbautomatischen Bohrvorschubeinheiten (BVE), die per Schablone hochgenau Löcher mit Toleranzen von nur 40 Mikrometern ins Aluminium bohren. Um dabei die Zerspanungsleistung und Schnittgeschwindigkeit hoch zu halten, werden heute in der Regel Kühlschmiermittel in Form von Aerosolen eingespritzt.

Das Bohren mit MMS (Minimalmengenschmierung) verlangt jedoch zum einen teure Belüftungsmaßnahmen, um die Mitarbeiter zu schützen, und zum anderen die Reinigung der bearbeiteten Teile, um die Umgebung sauber zu halten.

Aus diesen Gründen könnte die Trockenbearbeitung für viele Hersteller eine gute Alternative sein. Beim Trockenbohren aber entstehen in der Regel sehr hohe Reibkräfte, und mit diesen steigen auch die Temperaturen.

Dann klebt das zerspante Metall am Werkzeug an, und es bilden sich Aufbauschneiden, die noch mehr Reibung und Hitze erzeugen und so die Werkzeuglebensdauer rapide verringern. Auch Maßhaltigkeit und Bohrpräzision können beeinträchtigt werden.

Für weniger Kosten

Aus dieser Zwickmühle gibt es inzwischen einen Ausweg: Werkzeuge zum Trockenbohren in Aluminium, beschichtet mit ›Balinit Hard Carbon‹. Die kohlenstoffbasierte Schicht des Beschichtungsspezialisten Oerlikon Balzers ist ideal für die Bearbeitung von Aluminiumlegierungen, denn sie sorgt für eine äußerst geringe Reibung und wenig Aufkleben, ist sehr hart und verschleißfest.

Im Vergleich zu Diamantbeschichtungen ermöglicht sie schärfere Schneidkanten und das Nachschleifen beschichteter Werkzeuge ohne großen Aufwand. Vor allem ist sie deutlich hitzebeständiger als andere Kohlenstoffschichten und hält Temperaturen bis 450 Grad Celsius stand.

Diese Vorteile zeigten sich bei Tests an einer Hochschule. Mit Balinit Hard Carbon sank die Zerspanungstemperatur, und auf den Bohrern bildeten sich keine Aufbauschneiden und Aufklebungen – anders als auf den unbeschichteten oder mit einer Chrombeschichtung versehenen Vergleichswerkzeugen. Damit öffnet sich die Tür zu deutlich kostengünstigerem Bohren gerade im Flugzeugbau: »Kostenfaktoren wie Schmierstoffe, Aerosoltanks für BVE, Drucklufterzeugung und vor allem der bisher entstehende Reinigungsaufwand fallen künftig weg.

Auch die Gesundheit der Mitarbeiter profitiert«, zählt Detlev Bross, Segmentmanager Cutting Tools bei Oerlikon Balzers, die Vorteile auf. Sicherlich eine spannende Botschaft für Flugzeughersteller: In deren Branche liegen die Kosten pro Bohrung laut Presseberichten zwar ›nur‹ bei rund fünf Eurocent. Bei der Vielzahl von Bohrungen summiert sich der Aufwand jedoch beträchtlich.

Erste Werkzeuglösungen für das Trockenbohren in Aluminium stehen laut Oerlikon Balzers bereits seit Anfang 2016 bei kooperierenden Partnern im Einsatz.

www.oerlikon.com/balzers/de

  • Die kohlenstoffbasierte Schicht ›Balinit Hard Carbon‹ von Oerlikon Balzers ist ideal für die Bearbeitung von Aluminiumlegierungen. Sie sorgt für eine äußerst geringe Reibung und wenig Aufkleben, ist sehr hart, verschleißfest und hitzebeständig.

    Die kohlenstoffbasierte Schicht ›Balinit Hard Carbon‹ von Oerlikon Balzers ist ideal für die Bearbeitung von Aluminiumlegierungen. Sie sorgt für eine äußerst geringe Reibung und wenig Aufkleben, ist sehr hart, verschleißfest und hitzebeständig.

  • Bis zu 1,2 Millionen Bohrungen erhält ein Passagierflugzeug, in den Flügeln betragen die größten Bohrdurchmesser bis zu 30 Millimeter.

    Bis zu 1,2 Millionen Bohrungen erhält ein Passagierflugzeug, in den Flügeln betragen die größten Bohrdurchmesser bis zu 30 Millimeter.

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Oerlikon Balzers Coating Germany GmbH

Am Ockenheimer Graben 41
DE 55411 Bingen
Tel.: 06721-793-0
Fax: -2374

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