Messe EMO 2019: Diamantfräser

Ultrascharfe Schneiden trennen Hochleistungsfasern sauber

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Um CFK-Matten für seine Highend-Snowboards zu fräsen und zu besäumen, setzt Virus auf CVD-D-Fräswerkzeuge von Horn. Sie erreichen bei besserer Qualität deutlich höhere Standmengen als PKD-Tools.

Nico Sauermann
Fachautor bei Horn

„Wer sich einmal mit dem Virus infiziert hat, der weiß: diese Bretter machen süchtig“, scherzt Frank Dietzel. Der Geschäftsführer der Virus Sportartikel GmbH produziert in seiner Manufaktur seit über 30 Jahren Highend-Snowboards und -Skier für Wintersportler mit höchsten Ansprüchen. Zusammen mit seinem Team setzt er bei der Herstellung auf Hightech-Faserverbundwerkstoffe und heimische Hölzer. Neben viel Handarbeit nutzen die Spezialisten von Virus für die Zuschnitte der CFK-Matten und das Fräsen der Holzkerne eine CNC-Fräsmaschine, die normalerweise in der Holzindustrie Möbelteile bearbeitet, und Diamantwerkzeuge der Tübinger Paul Horn GmbH.

Als der Snowboardsport 1984 noch in den Kinderschuhen steckte, begann Dietzel in Großwallstadt schon mit der professionellen Produktion dieser neuartigen Wintersportgeräte. Seither gilt die Marke Virus als feste Größe in der Branche. Profis und anspruchsvolle Wintersportler setzen auf die Performance der Produkte, die in Sandwich-Bauweise aus Hightech-Werkstoffen in Verbindung mit Vollholzkernen hergestellt sind. Die Holzkerne entstehen in Handarbeit und sind je nach Modell mit zwei bis drei Carboneinlagen verstärkt. Dietzel setzt für seine Top-Modelle auch auf den Werkstoff Zylon. Hierbei handelt es sich um die stärkste Faser, die von Menschenhand produziert wurde. „Zylon ist wie eine künstliche Spinnenfaser, die eine viel höhere Reißfestigkeit als Carbon aufweist. Die Verarbeitung ist sehr aufwändig und erfordert besondere Werkzeuge und Technologien, um diese Faser überhaupt schneiden zu können“, erklärt Dietzel.

Für den Zuschnitt der CFK-Matten sowie beim Fräsen der Holzkerne verwendet Virus CVD-Diamant-bestückte sowie CVD-Diamant-beschichtete Fräswerkzeuge von Horn. „Die Werkstoffe, die Virus hier bearbeitet, wirken sehr abrasiv. Hartmetall als Schneidstoff würde zu schnell verschleißen“, sagt Stefan Bachmann, Außendienstmitarbeiter von Horn. Fürs Fräsen der CFK-Matten sowie der 3D-Formen der Holzkerne setzt der Snowboard-Hersteller diamantbeschichtete Schaftfräser des Typs DSS ein, zum Besäumen der Flanken einen CVD-D-bestückten Fräser mit fünf Schneiden.

Extrem scharfe Tools schneiden selbst dünnste Fasern

Die CVD-Diamant-Schneiden unterscheiden sich in mehrfacher Hinsicht von PKD-Schneiden. CVD-Diamant ist zu 99,99 % reiner Diamant – im Gegensatz zum mit einem Binderanteilen von 10 bis 20 % gemischten PKD. Obwohl beide Schneidstoffe polykristallin aufgebaut sind, ist die Struktur von CVD-Diamant homogener und fast ebenso hart und verschleißfest wie monokristalliner Naturdiamant. Während PKD-Schneiden üblicherweise geschliffen oder erodiert werden, sind CVD-Schneiden präzisionsgelasert und damit mit einer Schneidenverrundung zwischen 1 und 2 µm mindestens zehnmal schärfer. Beim Schleifen von PKD werden Randkristalle an der Schneide herausgebrochen. Beim Lasern von CVD-Diamanten aber werden diese Kristalle durchschnitten. Dadurch erklärt sich auch die hohe Standmenge, die die Werkzeuge beim Bearbeiten von kohlefaser- und glasfaserverstärkten Kunststoffen erreichen. Mit einer Schneidkantenschärfe von 1 bis 2 µm durchschneiden die CVD-Diamant-Schneiden die 5 bis 8 µm dünnen Fasern. PKD-Schneiden hingegen würden mit ihrer zehnfachen Schneidkantenverrundung die Fasern lediglich abquetschen und durch die Reibung schneller verschleißen.

„Die Leistung der Fräswerkzeuge von Horn stellen uns voll zufrieden“, sagt Frank Dietzel. Denn: „Die Kanten der CFK-Matten sind sehr wichtig. Wenn sie ausgefranste oder delaminierte Stellen aufweisen, sind sie unbrauchbar. Und Ausschuss ist bei CFK sehr teuer.“

Mit ihrem Vakuumspanntisch bietet die CNC-Fräsmaschine, auf der die Werkzeuge eingesetzt werden, alle Voraussetzungen und Bearbeitungsmöglichkeiten, die Virus für seine Produkte benötigt. Zum Schutz der Kanten ist für die Bearbeitung noch ein zusätzliches Gewebe auf den CFK-Matten aufgeklebt, das nach dem Bearbeiten abgezogen wird.

Die einzelnen Sandwich-Schichten der Snowboards haben unterschiedliche Aufgaben. Der Kern bestimmt den Großteil der Eigenschaften des fertigen Bretts. Aufgrund seiner Allround-Qualitäten ist Holz ein sehr gutes Kernmaterial. Ein Holzkern besteht aus mehreren miteinander verklebten Streifen laminierter Harthölzer. Sie sorgen für einen natürlichen Flex des Boards und verfügen über eine gute Vibrationsdämpfung. Die Carbon- oder Glasfaser-Einlagen sind so in das Laminat eingebracht, dass sie gewisse Bereiche des Bretts verstärken. Die Sportgeräte müssen sich in schnellen Kurvenfahrten dem Untergrund anpassen, beim Lastwechsel aber auch schnell wieder ihre Ausgangsform annehmen. Wichtig ist dabei, dass das Material nicht wie eine Sprungfeder reagiert, denn das würde die Kontrolle beeinflussen. Um das Handling und die Performance des Sportgeräts nochmals zu steigern, laminiert Dietzel CFK-Matten in den Kern und in die äußere Schicht.



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