Prozesssicherheit für die Luftfahrt – Trockenbearbeitung von CFK-Alu-Stacks

Rumpf, Flügel, Landeklappen sowie Höhen- und Seitenleitwerke von Flugzeugen der neuesten Generation sind aus CFK-Alu-Stacks gefertigt. Zur Montage der Flugzeuge werden in diese Bauteile unzählige Bohrungen inklusive Senkung für die Nietverbindungen eingebracht. Meist werden für die Bearbeitung Bohrvorschubeinheiten eingesetzt. Das Entscheidende bei den Bohrungen ist die Maßhaltigkeit. In beiden Werkstoffen muss die Bohrung den exakt selben Durchmesser aufweisen. Gebohrt wird grundsätzlich von außen nach innen – Bohrungseintritt und Senkung im CFK, Bohrungsaustritt im Aluminium.

Diese Bearbeitung wurde bisher mit Minimalmengenschmierung (MMS) realisiert. Nach der Bearbeitung mussten die Bauteile deshalb demontiert, gereinigt und wieder montiert werden. Zudem wurde die Bearbeitung häufig in mehreren aufeinanderfolgenden Bearbeitungsschritten umgesetzt. Für das Vorbohren, das Reiben auf den finalen Durchmesser und das Senken wurden unterschiedliche Werkzeuge eingesetzt. Der gesamte Prozess war zeitaufwendig, kostenintensiv und die geforderten Maße wurden oft nicht prozesssicher erreicht. So lagen Bohrung und Senkung beispielsweise häufig nicht auf einer Achse.

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Um diesen Prozess zu optimieren hat MAPAL einen Bohrer mit Senkstufe zur Trockenbearbeitung entwickelt. Die spezielle Geometrie des Werkzeugs sorgt dafür, dass die entstehende Bearbeitungswärme nicht an das Bauteil abgegeben wird. Zudem wird weder das Bauteil noch die Arbeitsumgebung durch Kühlmittel verschmutzt.

Der zweischneidige Bohrer aus Vollhartmetall vereint die Eigenschaften eines Bohrers für die Bearbeitung von Aluminium mit denen eines Bohrers zur CFK-Bearbeitung. Er ist mit einem Doppelspitzenwinkel ausgestattet. Dieser sorgt für eine gute Zentrierung des Bohrers und für den gratarmen Bohrungsaustritt. Durch die speziell ausgeführten Spanräume ist die prozesssichere Abfuhr der Späne sichergestellt. Bei der Senkung im CFK sind vor allem jegliche Delaminationen und Faserüberstände zu vermeiden. MAPAL erreicht dies durch eine Spanflächenkorrektur an der Senkstufe. Da CFK ein extrem abrasiver Werkstoff ist, ist der Bohrer diamantbeschichtet. Damit wird gegenüber einem unbeschichteten Bohrer die achtfache Standzeit erreicht.

Das Bohr-Senk-Werkzeug zur Trockenbearbeitung von CFK-Alu-Stacks ist erfolgreich bei Kunden im Einsatz. Es wird mit einer Drehzahl von 5.000 min-1 und einem Vorschub von 0,1 mm gearbeitet. Das Werkzeug überzeugt in der Praxis nicht nur durch die erreichten Ergebnisse hinsichtlich Prozesssicherheit, Standzeit und Bearbeitungsergebnis, sondern auch durch den ruhigen Bohrprozess. Der Bohrer ist lieferbar im Durchmesserbereich 4,1 bis 11,11 mm mit der dazugehörigen Senkstufe.

Über die MAPAL Dr. Kress KG

MAPAL Werkzeuge für den Erfolg der Kunden

Die MAPAL Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG gehört zu den international führenden Anbietern von Präzisionswerkzeugen für die Zerspanung nahezu aller Werkstoffe. Das 1950 gegründete Unternehmen beliefert namhafte Kunden vor allem aus der Automobil- und Luftfahrtindustrie und dem Maschinen- und Anlagenbau. Mit seinen Innovationen setzt das Familienunternehmen Trends und Standards in der Fertigungs- und Zerspanungstechnik. MAPAL versteht sich dabei als Technologiepartner, der seine Kunden bei der Entwicklung effizienter und ressourcenschonender Bearbeitungsprozesse mit individuellen Werkzeugkonzepten unterstützt. Das Unternehmen ist mit Produktions-, Vertriebsstandorten und Servicepartnern in 44 Ländern der Erde vertreten. Im Jahr 2016 beschäftigte die MAPAL Gruppe 5.000 Mitarbeiter, der Umsatz lag bei 575 Mio. Euro.

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