Vorschau auf eine Veranstaltung des Fraunhofer-IPA und der Universität Stuttgart
Die Reduktion bewegter Massen hat sich in den letzten Jahren von der Zielsetzung des reinen Performancegewinns hin zur Thematik im Bereich der Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit entwickelt. Zum Erreichen der teilweise sehr hochgesteckten Ziele bei der Gewichtsreduktion bietet sich der Einsatz von faserverstärkten Kunststoffen, im speziellen Fall von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) an. Auch wenn die sehr hohen Wachstumsprognosen einiger Verbände und Experten von über zehn Prozent pro Jahr hinsichtlich des Produktionsvolumens von CFK nicht vollständig erfüllt werden, ist dennoch klar, dass sich die CFK- beziehungsweise die Faserverbundbranche deutlich im Wachstum befindet.
Grundlage für einen vermehrten Einsatz dieser Werkstoffe ist abgesehen von einer deutlichen Reduktion der Kosten auch eine Steigerung der Prozesssicherheit. Dies betrifft vom eigentlichen Urformen bis hin zur Endbearbeitung der Bauteile alle erforderlichen Herstellungsschritte. Trotz vergleichsweise endkonturnaher Herstellung werden nahezu alle CFK-Bauteile im Laufe des Herstellungsprozesses spanend bearbeitet. Hierzu zählen vor allem das Besäumen im Randbereich oder das Einbringen von Bohrungen und Taschen für anstehende Fügeoperationen.
Hierbei führen viele Eigenschaften dieser Werkstoffe zu Herausforderungen bezüglich einer prozesssicheren und wirtschaftlichen Bearbeitung. Dazu zählen zum einen der inhomogene Aufbau, die geringe thermische Belastbarkeit des Matrixwerkstoffs, die aufwändige Zerspanungssimulation, der hohe Werkzeugverschleiß, die große Vielfalt an möglichen Zusammensetzungen wie auch die grundsätzlich von der Bearbeitung von Metall abweichenden Schadensbilder. So tritt bei fehlerhafter Bearbeitung von Faserverbundwerkstoffen häufig Delamination, also ein zumindest lokales Aufspalten des Werkstoffs in seine einzelnen Lagen, auf. Weitere Folgen sind Faserüberstände oder eine thermische Schädigung des Materials. Hierbei zeigen die unterschiedlichen Bearbeitungsverfahren wie Bohren, Fräsen oder Sägen unterschiedlich starke Ausprägungen der einzelnen Schadensbilder. Abgesehen von der Wahl des Verfahrens und der Prozessparameter sind die Zusammensetzung des Werkstoffs und die Einspannung des Werkstücks Einflussfaktoren hinsichtlich der Bearbeitung.
Am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stutgart werden in Kooperation mit dem Institut für Werkzeugmaschinen der Universität Stuttgart mit über 40 akademischen Mitarbeitern Lösungen für die prozesssichere und wirtschaftliche Zerspanung dieser Werkstoffe entwickelt. Aus diesem Grund richten beide Institute am 22. Oktober zum nun bereits dritten Mal die IfW-Tagung Bearbeitung von Verbundwerkstoffen – Spanende Bearbeitung von CFK am Standort Stuttgart aus. Auch in diesem Jahr präsentieren Werkzeugmaschinenhersteller, Werkzeughersteller, Werkzeugbeschichter, Kühl- und Schmiermittelhersteller sowie Anwender neue Ansätze und Lösungen für die Bearbeitung von Faserverbundwerkstoffen.
In diesem Jahr werden durch die Themen der einzelnen Vorträge alle Bereiche der Zerspanung von CFK abgedeckt. So werden die Anforderungen an Werkzeugmaschinen und Spannsysteme wie auch neue Beschichtungssysteme thematisiert. Weitere Themen sind das Einsparpotential in der Großserienfertigung und auch die Potentiale beim Einsatz von Kühlschmierstoffen oder Ultraschall in der Zerspanung von CFK. Auf Seite der Anwender werden durch die Vorträge von Alexander Sazepin von der EACC GmbH und Dr. Magnus Enßle von der Eurocopter Deutschland GmbH Einblicke in den Stand der Technik bei der Zerspanung von CFK für Serienbauteile ermöglicht. Björn Herbst von der Blaser Swisslube AG und Alistair Forbes vom Fraunhofer-IPA erläutern anhand von Beispielen die Unterschiede zwischen der Trocken- und Nassbearbeitung in der industriellen Anwendung von Kühlschmierstoffen. Grundlegende Ergebnisse und aktuelle Entwicklungen im Bereich der Werkzeugbeschichtung, wie Multilayer-Diamantbeschichtungen oder Plasmaschärfen, werden durch Manfred Weigand von der CemeCon AG und Dr. Peter Gluche von GFD Gesellschaft für Diamantprodukte präsentiert. Seitens der Werkzeugmaschinenhersteller werden in diesem Jahr Armin Wunderlich von der MAG IAS GmbH und Florian Feucht von der Sauer GmbH die Anforderungen an die Maschinentechnik bei der Zerspanung von CFK beziehungsweise die Vorteile durch den Einsatz der Ultraschalltechnik aufzeigen. Aus dem Bereich der Forschung erläutert Rocco Eisseler vom Institut für Werkzeugmaschinen der Universität Stuttgart die Einflüsse von Spannsystemen auf die Bearbeitung von CFK.
Weitere Informationen sowie die Anmeldung der Tagung in der Kultur- und Kongresszentrum Liederhalle, Stuttgart, finden sich auf Website des Instituts für Werkzeugmaschinen der Universität Stuttgart.
- www.ifw.uni-stuttgart.de/events/
ifw-tagung - E-Mail: tagung@ifw.uni-stuttgart.de
