Werkzeuge für die E-Mobilität

Der Umstieg auf die E-Mobilität, aber auch schon der Druck, die CO2-Bilanz der Verbrennungsmotor-getriebenen Autoflotten massiv zu reduzieren, hat im Automobil- und Fahrzeugbau zu weitreichenden Umstellungen geführt. Gerade für die Unternehmen, die für die Zerspanung zuständig sind, heißt das auch: Viele Bearbeitungsroutinen und Zerspanungsstrategien müssen angepasst oder ganz neu konzipiert werden.

Standardkalkulationen pro Bauteil oder Maschine stimmen nicht mehr, die Produktivität von Bearbeitungsprozessen muss neu betrachtet werden. Denn eines hat sich mit den Veränderungen bei Materialien und Bauteilen in der Automobilindustrie nicht verändert: der hohe Kosten- und Qualitätsdruck.

Ein wichtiger Faktor sind die Werkzeuge. Dem Tübinger Werkzeughersteller Walter ist mit der Schneidstoffsorte Tigertec Gold WSP45G ein Produktivitätssprung gelungen: ein Schneidstoff, der von nichtrostenden Stählen bis zu schwer zerspanbaren Werkstoffen zahlreiche Materialien abdeckt und beim Fräsen unter schwierigen Bedingungen, bei labiler Aufspannung oder über Brennschnittkanten Prozesssicherheit und Effizienz bringt.

Leichtmetall-Bauteile mit besonderen Anforderungen

Je leichter ein Fahrzeug ist, desto weniger Energie muss aufgewendet werden, um es zu bewegen. Gerade im Bereich der E-Mobilität bewegt sich deswegen ohne Leichtmetall-Bauteile gar nichts. Aber auch im Flugzeugbau führen strenge Auflagen beim CO2-Ausstoß zu ähnlichen Entwicklungen. Was die neuen Werkstoffe so anspruchsvoll für die zerspanende Bearbeitung macht, ist vor allem die Kombination von mechanischen Eigenschaften: Geringeres spezifisches Gewicht geht oft mit hoher Festigkeit oder Zähigkeit einher. Bei Nickelbasislegierungen wie Inconel 718 stellt die hohe Hitzebeständigkeit die größte Herausforderung dar.

Allein diese Eigenschaften stellen für viele herkömmliche Zerspanungswerkzeuge große Hürden dar. Dazu kommen oft noch neue Bauteilgeometrien: Gewicht spart man natürlich auch, indem Bauteile so leicht gestaltet werden wie technisch möglich. Um die geforderte Stabilität zu gewährleisten, kombiniert man entsprechend komplexe Verstrebungen mit Hohlräumen.

In den letzten Jahren hat sich Walter mit der Entwicklung neuer Schneidstoffe als einer der technologisch führenden Hersteller von Zerspanungswerkzeugen profiliert. Mit der neuen Generation Wendeschneidplatten Tigertec Gold der Sorte WSP45G ist seit November 2020 ein Produkt auf dem Markt, das sichzum Fräsen schwer zerspanbarer Werkstoffe ebenso eignet wie zum Fräsen über Brennkanten, Zirkularfräsen oder bei starken Schnittunterbrechungen. Durch die Universalität der neuen Wendeschneidplatten-Sorte profitieren auch Anwender mit häufig wechselnden Werkstücken und -stoffen.

Überzeugende Ergebnisse in der Praxis

Bei einem Automobilzulieferer sind die neuen Wendeschneidplatten bereits im Einsatz. Hier können die Ergebnisse der bisher eingesetzten Schneidstoffe und der Walter Tigertec Gold WSP45G direkt miteinander verglichen werden, an der Frässtrategie selbst wurde nichts geändert: Zu bearbeiten ist ein Turbolader aus einem hitzebeständigen Stahlguss 1.4837. Die Schnittgeschwindigkeit (vc) beträgt 120 m/min, der Vorschub (fz) 0,29 mm, die Schnitttiefe (ap) 3 mm und die Schnittbreite (ae) 50 bis 78 mm. Gefräst wird trocken mit einem Heptagon-Planfräser. Das Ergebnis: Im direkten Vergleich zur bisherigen Sorte hat sich die Standmenge um 60 % erhöht.

Beschichtung reduziert Verschleiß

An den Wendeschneidplatten selbst lässt sich der Unterschied deutlich erkennen: Während die bisher eingesetzte Wendeschneidplatte starke, unregelmäßige Verschleißerscheinungen zeigt, und es teilweise sogar zu großen Ausbrüchen kommt, weist die Schneidkante der neuen Wendeschneidplatten eine regelmäßige, kontrollierte Abnutzung auf.

Die Prozesssicherheit und Maßhaltigkeit bleiben bis zum Wechsel der Wendeschneidplatte gewahrt. Die hohe Verschleißfestigkeit und universelle Einsetzbarkeit der WSP45G resultieren aus der neuen PVD-Beschichtung: Eine Multilayer-Schicht aus Titan-Aluminium-Nitrid und Aluminiumoxid sorgt für eine hohe Temperatur- und Verschleißfestigkeit. Der verbesserte Kristall-Aufbau der Aluminiumoxid-Schicht ermöglicht höhere Schnittdaten. Dadurch kann die Schnittgeschwindigkeit um bis zu 20 Prozent gesteigert werden – bei gleichzeitig höherer Standzeit, denn die Härte der TiAlN-Schicht reduziert den Freiflächenverschleiß. Eine spezielle mechanische Nachbehandlung verbessert das Kammrissverhalten und schützt die Schneidkante vor Mikroausbrüchen.

Verschleiß sicher erkennen

Beim Fräsen gehören Kammrisse zu den typischen Verschleißformen. Sie entstehen durch den Temperaturwechsel der an der ein- und austretenden Schneide. Das setzt das Material unter Spannung, es bilden sich Risse. Im schlimmsten Fall kommt es zum Bruch der Schneiden und zu einem kompletten Versagen und zum Ausfall der Wendeschneidplatte.

Den Verschleiß rechtzeitig zu erkennen, ist für einen sicheren Prozess deswegen besonders wichtig. Bei den neuen Tigertec Gold Wendeschneidplatten sorgt eine helle, goldfarbene Deckschicht dafür, dass Anwender sofort erkennen, ob die Schneidkante bereits im Einsatz war. Dadurch wird auch sichergestellt, dass wirklich alle Schneidkanten einer WSP45G zum Einsatz kommen. Bei Wendeschneidplatten mit dunklen Beschichtungen bleiben Schneidkanten oft ungenutzt, weil sie schwer von bereits verwendeten zu unterscheiden sind. Insgesamt lassen sich mit der neuen Walter Tigertec Gold WSP45G im Vergleich zu etablierten Wendeschneidplatten Leistungssteigerungen von bis zu 75 Prozent erzielen.

Walter AG
www.walter-tools.com