Startseite » Allgemein »

CFK-Zerspanen in der Serienfertigung

Mit intelligentem Werkzeugdesign zu innovativer Fahrzeugtechnologie
CFK-Zerspanen in der Serienfertigung

Präzisionswerkzeuge | Das Zerspanen von CFK in der Serienfertigung stellt besondere Anforderungen an die Werkzeuge. Als Engineeringpartner von BMW hat Hufschmied passende Lösungen entwickelt.

Dipl.-Ing. Ralph R. Hufschmied

Nach jahrelanger Entwicklungszeit setzt die Automobilindustrie Carbonfaser-verstärkten Kunststoff (CFK) so ein, dass er sein Potenzial voll ausspielen kann – unter anderem als Strukturbauteil in den Oberklassefahrzeugen des Premiumsegments. Prominentes Beispiel dafür ist die Carbon-Core-Karosserie des BMW 7er. Der Quantensprung in der Fahrzeugtechnik war nur möglich durch einen anderen, der diesem nicht nachsteht – der Entwicklung neuer Werkzeuge, mit denen die wirtschaftliche Bearbeitung von CFK auf dem Qualitäts- und Kostenniveau dieser extrem kompetitiven Branche möglich ist. Hufschmied Zerspanungssysteme löste die Aufgabe so überzeugend, dass der Werkzeugspezialist heute zu den bevorzugten Partnern der Automobilindustrie zählt.
Ein geringeres Fahrzeuggewicht bedeutet weniger Kraftstoffverbrauch und damit verbunden geringere Emissionen. Der BMW 7er demonstriert eindrucksvoll, was sich mit dieser Entwicklungsstrategie erreichen lässt: Trotz erweiterter Komfort- und Sicherheitsausstattung ist das Fahrzeug bis zu 130 kg leichter als die Vorgängerversion. Komponenten aus CFK sind in der dabei realisierten Mischbauweise nicht nur Materialersatz für Stahl und Aluminium. Sie bestehen vielmehr aus „Designermaterial“, das gezielt auf ihren Einsatz hin entwickelt wurde. Schließlich muss auch CFK beispielsweise beim Crashverhalten eine definierte Verformung aufweisen. Damit ist klar, dass man für die optimale Bearbeitung von derartigem CFK nicht einfach ins Regal greifen konnte. Insbesondere fürs Fräsen mussten geeignete Werkzeuge neu geschaffen werden.
Erfahrung und zielgerichtetes Entwicklungs-Know-how
Das enge Zeitfenster bis zum Serienanlauf verlangte nach einem Partner, der es hocheffektiv würde nutzen können. BMW entschied sich für Hufschmied Zerspanungssysteme, weil dieser Spezialist jahrzehntelange Erfahrung in der systematischen Grundlagenentwicklung zukunftsweisender Werkzeugtechnologie hat. Seiner Wertschöpfungsphilosophie entsprechend geht das Unternehmen konsequent von den Tiefenstrukturen der zu bearbeitenden Materialien aus, wenn es innovative Lösungen erarbeitet. Zudem erfüllte es das andere, ebenfalls unabdingbare Auswahlkriterium des Automobilherstellers: Der Entwicklungspartner musste umfangreiche Engineering-Ressourcen bereitstellen können, um in intensiver Abstimmung dem gesamten Spektrum anspruchsvoller Bearbeitungskriterien gerecht zu werden.
Erstes Gebot bei der Großserienfertigung: die geforderte Oberflächengüte muss ohne Nachbearbeitung erzielt werden, Schruppen und Schlichten müssen in einem Arbeitsgang erfolgen. Daraus folgt, dass an den Bauteilekanten Delamination ebenso zuverlässig auszuschließen ist wie Absplitterung und Faserüberhang. Eine ganz wesentliche Bedingung ist damit gesetzt: Eine gleichbleibend hohe Schneidleistung des Fräswerkzeugs muss über lange Standwege hinweg gewährleistet sein. Das ist angesichts der Abrasivität von Kohlefasern insbesondere dann eine enorme Herausforderung, wenn der Kohlefaseranteil hoch ist. Unter Beachtung dieser Anforderungen und Bedingungen war eine Werkzeuggeometrie zu entwickeln, die prozesssicher hohe Vorschübe und damit kurze Bearbeitungszeiten ermöglicht.
Hufschmied Zerspanungssysteme hat die Aufgabe auf Basis einer variablen Schnittgeometrie gelöst. Damit lassen sich die Vorteile einer Routergeometrie mit denen der delaminationsfreien Beschnittqualität eines Kompressionswerkzeuges verbinden. Unterschiedliche, aber in jedem Fall hochwertige Oberflächenvergütungen ermöglichen es, dass die neuen Werkzeuge den Anforderungen entsprechend noch gezielter eingesetzt werden können. Von den Innovationen profitiert die Automobilindustrie in einem Maß, das noch vor ein bis zwei Jahren nicht realisierbar erschien: Die Werkzeugstandzeit und die Bearbeitungsgeschwindigkeit von CFK liegen heute auf dem Niveau der Stahlbearbeitung. Damit sichert sich die Branche auf dem Weg zu neuen Lösungen in der Produktion die Wirtschaftlichkeit, die ihre Erfolge entscheidend mitbestimmt.
Immer mehr Anwender im Leichtbau
Das neue Werkzeugkonzept, das Hufschmied unter der Bezeichnung T-Rex Werkzeugsystem realisiert, hat einen besonderen Härtetest bestanden. Im europäischen Benchmarktest der TU Wien konnten erste Entwicklungen 2013 wie auch 2014 den 1. Platz belegen. Da das Sortiment mit einem Durchmesserbereich von 6,0 bis 20,0 mm erheblich erweitert wurde, lassen sich mit T-Rex praktisch alle CFK betreffenden Bearbeitungsaufgaben – unter anderem Befräsen von Randbeschnitten, Taschen sowie Aus- und Durchbrüchen – perfekt lösen.
Auch andere Branchen haben die Vorteile erkannt. So setzt beispielsweise die extrem auf Leichtbau und CFK ausgerichtete Luftfahrtindustrie mit großem Erfolg T-Rex-Werkzeuge ein. Selbst bei Faseranteilen von 55 bis 70 % und einer geforderten Oberflächenrauheit im einstelligen µm-Bereich erreicht sie eine Reduzierung der Bearbeitungskosten um 30 %. Es zeichnet sich ab, dass Beispiele wie diese Schule machen werden. Der Kostendruck ist schließlich in allen Branchen hoch und das Optimierungspotenzial längst nicht überall ausgeschöpft.
Geschäftsführer
Hufschmied Zerspanungssysteme GmbH, Bobingen

@
Weitere Informationen zum Zerspanen von Faserverbund-Werkstoffen finden Sie unter:
Industrieanzeiger
Titelbild Industrieanzeiger 4
Ausgabe
4.2024
LESEN
ABO
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Tipps der Redaktion

Unsere Technik-Empfehlungen für Sie

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Aktuelle Whitepaper aus der Industrie

Unsere Partner

Starke Zeitschrift – starke Partner


Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de