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maschine+werkzeug 06/2016

Herausforderung und Chance

EXTRA Automotive

Leichtbau - Mit Werkzeugen speziell zur CFK-Bearbeitung stellt Mapal als Technologiepartner seiner Kunden sowohl die wirtschaftliche Bearbeitung als auch die Prozesssicherheit in der Großserie sicher.

Hochfeste Stähle

Relativ neu sind sogenannte hochfeste Stähle, denen andere Metalle wie beispielsweise Titan beigemischt werden, um für höhere Stabilität und ein niedrigeres Gewicht zu sorgen. Titan als Hauptwerkstoff ist zwar um einiges leichter als Stahl, dafür aber auch rund 50-mal so teuer. Deswegen kommt es vor allem in Supersportwagen zum Einsatz. Das höchste Potenzial für den Leichtbau hat allerdings der Werkstoff CFK, der vielfach in der Luft- und Raumfahrtindustrie zum Einsatz kommt. In Automobilen verschiedener Hersteller ist er in Form von kompletten Fahrgastzellen, Dächern und Türen angekommen.

Der Einsatz von CFK als Werkstoff, um Fahrzeuge leichter zu gestalten, begründet sich mit dessen niedrigem Gewicht, der hohen mechanischen Zugfestigkeit und der daraus resultierenden hohen spezifischen Festigkeit. Zudem ist CFK ermüdungs- und korrosionsbeständig, hat eine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit, einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und bietet hohe Freiheiten in der Formgebung. In der Automobilindustrie findet CFK hauptsächlich als Einzelwerkstoff Verwendung, wohingegen in der Luftfahrt vielfach Verbunde aus CFK mit unterschiedlichen Metallen zum Einsatz kommen.

Dass sich die Bearbeitung von CFK grundlegend von der Metallbearbeitung unterscheidet, ist bekannt. Gerade für die Automobilindustrie ist es zudem wichtig, dass Werkzeuge zur Zerspanung Prozesssicherheit auch in der Großserienfertigung bieten. Hier sind vor allem Prozesswissen und Erfahrung des Werkzeugherstellers gefragt.

Um die optimalen Bohr- und Fräswerkzeuge für die Bearbeitung von CFK-Werkstoffen auszulegen, stehen neben der Prozesssicherheit die zwei Aspekte Standzeit des Werkzeugs und die Delaminationen am Werkstück im Fokus. Zudem ist die Lärmentwicklung beim Fräsen des Materials zu beachten. Wird CFK mit einem konventionellen Fräser für die Metallbearbeitung bearbeitet, findet eine deutlich höhere Lärmentwicklung statt. Dies liegt an der Steifigkeit des Materials. Bei der mechanischen Bearbeitung neigt CFK zum Schwingen. Darüber hinaus wird CFK nicht wie Metall geschnitten, sondern gebrochen, was wiederum zu mehr Schwingungen und damit zu Lärm führt.

Die Fräser zur CFK-Bearbeitung von Mapal wirken diesem Aspekt mit ihrer Mehrschneidigkeit entgegen. Bei der Bearbeitung befinden sich mehrere Schneiden gleichzeitig im Eingriff. Diese dämpfen sich gegenseitig, reduzieren die Schwingungen im Material und damit die Lärmentwicklung. Die Standzeit des Werkzeugs muss sowohl beim Bohren als auch beim Fräsen von CFK beachtet werden. CFK ist ein extrem abrasives Material. Schließlich ist entlang der Kohlefasern Diamant eingebracht. Entsprechend hart muss auch das Werkzeug beziehungsweise die Schneide oder die Beschichtung sein.

  • Mapal will mit seinen Werkzeugen optimale Voraussetzungen für die Zerspanung von Leichtbauwerkstoffen in der Automobilbranche schaffen.

    Mapal will mit seinen Werkzeugen optimale Voraussetzungen für die Zerspanung von Leichtbauwerkstoffen in der Automobilbranche schaffen.

  • Der Einsatz von CFK als Werkstoff begründet sich mit dessen niedrigem Gewicht, der hohen mechanischen Zugfestigkeit und der daraus resultierenden hohen spezifischen Festigkeit.

    Der Einsatz von CFK als Werkstoff begründet sich mit dessen niedrigem Gewicht, der hohen mechanischen Zugfestigkeit und der daraus resultierenden hohen spezifischen Festigkeit.

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Unternehmensinformation

MAPAL Dr. Kress KG Präzisionswerkzeuge

Obere Bahnstraße 13
DE 73430 Aalen
Tel.: 07361-585-0
Fax: 07361-585-1029

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