Beschichtung ermöglicht hohe Oberflächengüten bei der CFK-Bearbeitung Perfekte Bohrungen für die Luftfahrt

Beschichtung ermöglicht hohe Oberflächengüten bei der CFK-Bearbeitung

Perfekte Bohrungen für die Luftfahrt

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Im Flugzeugbau werden die einzelnen Bauteile oft mit Nieten verbunden. Die geforderten Präzisionsbohrungen stellen gerade bei Hochleistungsverbundwerkstoffen eine große Herausforderung an den Zerspaner. Mit CC Dia Aerospeed hat Cemecon eine Diamantbeschichtung für das Bohren von CFK geschaffen, die für hohe Prozesssicherheit und Präzision sorgt – und das bei hervorragenden Oberflächengüten.
Composites wie etwa kohlefaserverstärkte Kunststoffe (CFK) bestehen aus mehreren Schichten. Die spezielle inhomogene Struktur erschwert die Zerspanung. Trotzdem muss neben Prozesssicherheit auch eine hohe Bauteilqualität gewährleistet sein.
Die einzelnen Materialien bzw. Fasern der Matrix weisen unterschiedliche Eigenschaften auf und sind stark abrasiv. Bei der Bearbeitung werden diese Fasern nicht durchschnitten, sondern gebrochen. Dabei ist die Gefahr groß, dass sie sich aus der Harzmatrix lösen und die Struktur des Bauteils schwächen. Es können Faserrückstände entstehen, die sich später beim Vernieten mit eindrücken und im schlimmsten Fall zum Lockern der Nietverbindung führen. Zudem können Werkzeugschwingungen Rattermarken in der Senkung verursachen – mit dem Ausschuss der oftmals großen Bauteile als fatale Folge.
Die exakt auf die Anforderungen der CFK-Bearbeitung abgestimmte Multilayerbeschichtung CC Dia Aerospeed von Cemecon bringt hier die Lösung. Laut Hersteller verfügt sie über eine extrem glatte und feinstkristalline Oberflächentopografie sowie eine exzellente Haftung. Dabei lässt sie die Mikrogeometrie des Werkzeugs unbeeinflusst und ermöglicht äußerst scharfe Schneiden. Dadurch lassen sich die Fasern der Hochleistungsverbundstoffe besser trennen. Die Bohrungswände und Senkungen sowie die Bohrungsein- und -austritte sind faserüberstandsfrei und glänzen mit besten Rauheitswerten. Der entscheidende Vorteil für den Erfolg der Werkzeuge ist die schwingungs- und ratterfreie Bearbeitung.
Guter Spanfluss und rasche Wärmeabfuhr
Da die Bindematerialien der Verbundstoffe zudem sehr wärmeempfindlich sind, muss die Reibungswärme gering bleiben. Kühlschmierung ist jedoch nur bedingt möglich, da das KSS zum Aufquellen des Materials führen kann. Durch eine zu hohe thermische Beanspruchung der Harze können die einzelnen Schichten aufgelöst werden oder Delaminierungen an der Bohrung entstehen. Die Cemecon-Beschichtung sorgt dank ihrer extremen Glätte nicht nur für einen guten Spanfluss, sondern leitet auch die Wärme rasch aus der Kontaktzone heraus. Das ist ein Garant für prozesssicheres Zerspanen in Trockenbearbeitung und unter Minimalmengenschmierung.
Wegen der hohen Abrasivität der Kohlenstofffasern kommt es zudem zu extrem hohem Verschleiß. Mit einer Härte von etwa 10 000 HV0,05, die fast identisch mit der von Naturdiamant ist, widersteht CC Dia Aerospeed den hochfesten und stark abrasiven Fasern hervorragend und sorgt so für lange Standzeiten bei den Bohrwerkzeugen.
Die neue Schicht kombiniert kristalline und feinstkristalline Schichten und damit die Vorteile beider Strukturen: sehr hohe Adhäsion und extreme Oberflächenglätte. Ein weiterer Vorteil der Multilayer sind ihre rissstoppenden Eigenschaften: Wenn während der Zerspanung ein Riss in der obersten Schicht entstehen sollte, wird er von der darunter liegenden Schicht abgefangen und kann sich somit gar nicht erst bis zum Substrat ausbreiten. Das führt bei Zerspanwerkzeugen, die mit einer Multilayer-Diamantbeschichtung veredelt sind, zu einer deutlich höheren Prozesssicherheit. ■
Cemecon AGwww.cemecon.de
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