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CFK mit Diamant bezwingen

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In der Luftfahrtindustrie unentbehrlicher Wettbewerbsvorteil


Faserverstärkte Kunststoffe (CFK) sind in der Luft- und Raumfahrtindustrie längst nicht mehr wegzudenken. Als Leichtgewichtsalternative haben sie Aluminium in einigen Anwendungen bereits den Rang abgelaufen – mit steigender Tendenz. Doch bei der Bearbeitung sind die Materialien sehr anspruchsvoll und verlangen den Werkzeugen alles ab. Wer da auf das falsche Pferd setzt, verspielt unnötig seinen Einsatz. Mit Multilayer-
Diamantbeschichtungen erhält der Anwender ideale Voraussetzungen, auch solche stark abrasiven Materialien wirtschaftlich zu zerspanen.

Durch den Einsatz kohlefaserverstärkter Kunststoffe (CFK) lassen sich Leichtbauprodukte enorm verbessern. Neben dem erheblich geringeren Gewicht – sogar gegenüber dem an sich schon leichten Aluminium lassen sich bis zu 40 Prozent Gewicht einsparen – sind CFK-Komponenten auch noch fester und steifer. CFK dämpft in starkem Maße mechanische Schwingungen, reduziert das Bauteilvolumen und die -masse. Das steigert die Leistungsfähigkeit von Maschinen, Anlagen und Fahrzeugen deutlich.

Kein Wunder, dass der CFK-Anteil in der Luftfahrtbranche stetig steigt: Hatte der A310 von 1983 noch weniger als 5 Prozent CFK verbaut, bringt es der A380 bereits auf 25 Prozent. Über 50 Prozent Kohlefaser-Werkstoff wird der A350 im Jahr 2012 auf die Reise nehmen. Denn nur so lassen sich die Ziele der Luftfahrtunternehmen erreichen, bis 2020 den Treibstoffverbrauch je Kilometer und Passagier um 50 Prozent bzw. den CO2-Ausstoß um ganze 80 Prozent zu senken.


Starke Abrasion verlangt härteste Beschichtungen

Die harten Kohlenstofffasern verursachen jedoch bei der zerspanenden Bearbeitung einen extrem hohen Abrasionsverschleiß der Werkzeugschneide, was Schneidstoffe und Beschichtungen höchster Härte erforderlich macht. Darüber hinaus gilt es, die Fasern so zu trennen, dass sie sich nicht von der weitaus weicheren und thermisch sehr empfindlichen Harzmatrix ablösen. Daher muss die Entwicklung bei Zerspanwerkzeugen deutlich in Richtung gesteigerter Produktivität gehen. Dazu gehören Vorschub-
geschwindigkeiten und Werkzeugstandzeiten, aber gleichzeitig auch das Einhalten der hohen Qualitätsanforderungen.


Leicht abheben – Kosten senken

Stark beanspruchte Diamantbeschichtungen werden für die industrielle Produktion kunden- und anwendungsspezifisch konstruiert. Denn jeder Werkzeughersteller hat spezielle Anforderungen an die Leistungsfähigkeit seiner Werkzeuge. Und die verlangten Standzeiten oder Vorschübe lassen sich nur durch hochwertige und perfekt angepasste Diamantbeschichtungen erreichen. In einigen Anwendungen sind so Leistungssteigerungen von über 500 Prozent verglichen mit unbeschichteten Werkzeugen möglich. Ein Beispiel zeigt mit 90 Bohrungen unbeschichtet zu 500 beschichtet ohne Versagen des Werkzeugs oder der Beschichtung, welch enormen Einfluss Beschichtungen auf die Leistungsfähigkeit haben. Selbst die von Flugzeugbauern geforderten hohen Präzisionen in der Toleranzklasse H8 sind mit Diamantschichten zu realisieren.


Fazit:

Diamantbeschichtungen sind die ideale Veredelung eines sorgfältig entwickelten Bohrers oder Fräsers – und damit ein wichtiger Baustein im Gesamtkonzept „Werkzeug“.

Oder in anderen Worten: „Diamonds are an aircraft manufacturer’s best friend!”