Wenn vom Fahrzeugbau die Rede ist, dominieren Schlagwörter wie Digitalisierung, Connectivity oder autonomes Fahren die Diskussion. Der Einsatz von neuartigen Materialien und die damit verbundenen Ansprüche an die Bearbeitungslösungen, sind für ein nachhaltiges Wachstum allerdings ebenso relevant. Das Innovationstempo ist hoch, und die Werkzeughersteller sind stark gefordert. Das gilt für den Innen- und Außenbereich gleichermaßen, wie der Blick aufs Fräsen zeigt. Autor: Ralph R. Hufschmied
Im Innenbereich ist die Instrumententafel eine typische Anwendung: Die Stabilität des Trägers verlangt hier nach Materialkombinationen, deren Glasfaseranteil meistens bei ca. 30 % liegt. Als weiterer Werkstoff kommt ein PUR-Material zum Einsatz, das mit seinen außerordentlichem Dämpfungsverhalten die Stoßenergie aufnehmen soll. Dieser Materialmix wird schließlich in einer geometrisch vielgestaltigen Form geschäumt, die mit TPO-Folie oder Leder ausgelegt ist. Aus diesen Materialien besteht die im Innenraum für eine ansprechende Haptik und Optik maßgebende Oberfläche der Instrumententafel.
Das Bauteil wird von beiden Seiten gefräst. Der Beschnitt ist damit für die unterschiedlichen Materialkombinationen zu optimieren. Zum einen schiebend, für die Bearbeitungsfolge Haut vor Schaum und Träger, zum anderen den Beifahrerairbag betreffend ziehend, Träger vor Schaum. Bei diesem Fräsvorgang werden Träger und Schaum vollständig durchdrungen. Nur so erzielt man die Airbag-Trägerschwächung, für die Entfaltung des lebensrettenden Luftsacks im Falle eines Unfalls.
Beschnittoptimierung und problemlose Spanabfuhr erfordern unterschiedliche Schnittgeometrien. Konventionell heißt dies: zwei unterschiedliche Werkzeuge. Da die Bestückung mit Werkzeugen und der Werkzeugwechsel allerdings zeitkritisch sind, hat Hufschmied Zerspanungssysteme umgedacht und einen Sonderfräser hierfür entwickelt: ein Werkzeug mit wechselnder Schnittgeometrie. Am Kopf arbeitet der Fräser ziehend und im hinteren Teil mit einem größeren Durchmesser schiebend. Das verkürzt die Taktzeit spürbar bis hin zum Entfall eines zusätzlichen notwendig gewesenen Roboters.
Selbst vollautomatisch arbeitende Handlingroboter profitieren von diesem innovativen Werkzeugdesign. Da die hohen Standards bei Qualität, Standzeit des Werkzeugs und Prozesssicherheit erfüllt werden.
Um bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen eine akzeptable Reichweite zu erzielen, sind die Hersteller gezwungen, das Fahrzeuggewicht soweit wie möglich zu reduzieren. Im Außenbereich besteht daher etwa beim i8 von BMW die Fahrgastzelle aus Carbon, das ungefähr 50 % leichter ist als Stahl und ca. 30 % leichter als Aluminium. Wie beim i3 und beim 7er setzt BMW für die Bearbeitung dieses festen, hochsteifen Verbundwerkstoffs den Fräser T-Rex von Hufschmied ein. Dieses Werkzeug, das den 1. Platz im europäischen Benchmarktest der TU Wien 2013 und 2014 belegte, setzt mit variabler Schnittgeometrie laut dem Hersteller Maßstäbe für Schruppen und Schlichten von Carbon in einem Arbeitsgang: keine Delamination an den Bauteilekanten, keine Absplitterung, kein Faserüberhang. Dies bedeute, dass die geforderte Oberflächengüte trotz der Abrasivität der Kohlenstofffasern auch bei hohen Vorschüben und über lange Standzeiten gewährleistet ist. Dank nanokristalliner Diamantbeschichtung DIP, sollen diese weit über denen anderer Werkzeuggeometrien und PKD-Werkzeugen liegen. BMW erfüllt damit extrem ambitionierte Vorgaben für die wirtschaftliche Bearbeitung eines neuen, seinem Aufbau nach komplexen Werkstoffs.
In den dargelegten Beispielen kommen Fräser zum Einsatz, die in enger Zusammenarbeit mit den Anwendern entwickelt wurden. Hufschmied Zerspanungssysteme bringt bei derartigen Projekten langjähriges Knowhow ein, das auch Wissen über neuartige Materialien und Prozesstechnologien umfasst. ■
Hufschmied Zerspanungssysteme GmbHwww.hufschmied.net
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