Ceratizit A2011: Ohne Zerspanung geht´s nicht

Finaler Support zum ersten 3D-gedruckten Titan-Mountainbike durch WNT: Die Tatsache, dass Empire Cycles Ltd., in Kooperation mit Renishaw das erste 3D-gedruckte Mountainbike MX6-R hergestellt hat, liefert wieder einmal den Beweis für den Einfallsreichtum moderner Fertigungsingenieure und Designer. Die Erstellung eines kompletten Titan-Rahmens mittels generativem Fertigungsverfahren 3D-Druck ist ein wichtiger Meilenstein, nicht nur für die Technik selbst, sondern auch für die Welt der Mountainbikes. Doch dieses anspruchsvolle Projekt benötigte auch die Unterstützung einiger konventioneller Techniken. Entsprechendes Zerspanungs-Know-how lieferte unter anderem WNT.

Dieses anspruchsvolle Projekt benötigte auch die Unterstützung einiger konventioneller Techniken. Entsprechendes Zerspanungs-Know-how lieferte unter anderem der Werkzeughersteller WNT.

Dieses anspruchsvolle Projekt benötigte auch die Unterstützung einiger konventioneller Techniken. Entsprechendes Zerspanungs-Know-how lieferte unter anderem der Werkzeughersteller WNT.

Dem englischen Unternehmen Empire Cycles ist es gelungen, den Titan-Rahmen eines Mountainbikes im 3D-Druck-Verfahren herzustellen. Um das Projekt zu einem erfolgreichen Abschluss zu bringen, waren jedoch auch zerspanende Bearbeitungen notwendig. Dank des umfangreichen Inputs des Lohnfertigers Merlin Engineering und dem Werkzeughersteller WNT konnte Empire Cycles diese anspruchsvolle Herausforderung erfolgreich abschließen. (Anm.: die Kosten zur Produktion des Rahmens beliefen sich übrigens auf rund EUR 25.000,-. Eine wirtschaftliche Fertigung ist noch nicht möglich. Ziel war es vor allem, die Möglichkeiten neuer Technologien aufzuzeigen.)

Der Einsatz von generativen Fertigungsverfahren hat sich enorm weiter entwickelt, jedoch ist die maschinelle Präzisionsbearbeitung unbedingt erforderlich, um sicherheitsrelevante und enge Toleranzen an einzelnen Bereichen des Rahmens zu erreichen. „Die Bearbeitung dieser Teile war entscheidend für den Erfolg des Projekts, denn der 3D-Druck ist nicht in der Lage, die erforderlichen Toleranzen und Oberflächen zu erreichen. Ehrlich gesagt, ohne das Zerspanungs-Know-how von WNT und Merlin gäbe es dieses Mountainbike nicht“, sagt Chris Williams, Geschäftsführer von Empire Cycles.

Das Empire Cycles MX6-R Komplettrad – erstmalig ist ein Mountainbike-Rahmen aus Titan additiv gefertigt worden. Gewichtseinsparung gegenüber dem Modell MX6-EVO aus Aluminium sind 700g. Die Kosten für ein solches Einzelstück sind jedoch zur Zeit noch extrem hoch.

Das Empire Cycles MX6-R Komplettrad – erstmalig ist ein Mountainbike-Rahmen aus Titan additiv gefertigt worden. Gewichtseinsparung gegenüber dem Modell MX6-EVO aus Aluminium sind 700g. Die Kosten für ein solches Einzelstück sind jedoch zur Zeit noch extrem hoch.

„Dreidimensional“ ist eine besondere Herausforderung

Der Einsatz von „additive manufacturing“ oder des 3D-Drucks stellte die Produktion vor ganz besondere Herausforderungen, vor allem, als es um die Bearbeitung der Rahmenkomponenten ging – allen voran um die Reduktion des Gewichts durch geringeren Materialeinsatz. Dies hat dazu geführt, dass das Restmaterial zum Zerspanen sehr gering ist, an manchen Stellen lediglich 2,0 mm beträgt.

Für Scott Bradley, Anwendungstechniker bei WNT, bedeutete das, die Bearbeitungsstrategien an diesem Projekt zu überdenken. „Konventionelle Strategien in der Titanbearbeitung sagen, dass Fräsen im Gleichlauf die optimale Lösung ist, um durch die harte Oberfläche des Materials zu kommen. In Vorbereitung auf dieses Projekt stellte sich in den durchgeführten Versuchen – hinsichtlich Schnitttiefe, Teile-Klemmung und Dünnwandigkeit – heraus, dass Fräsen im Gegenlauf die beste Option für die Bearbeitung der Teile darstellt.“

Mit ihren weichen Schnitt- und Radialkraftkompensationen sind die Eckfräser A 2011 die wirtschaftliche Lösung für das Fräsen dünnwandiger Bauteile auf Maschinen mit hoher Schnittgeschwindigkeit und niedriger Leistung.

Mit ihren weichen Schnitt- und Radialkraftkompensationen sind die Eckfräser A 2011 die wirtschaftliche Lösung für das Fräsen dünnwandiger Bauteile auf Maschinen mit hoher Schnittgeschwindigkeit und niedriger Leistung.

Wendeschneidplatten von WNT im Einsatz

Um die Bearbeitungsleistung maximal zu steigern, hat WNT seine Wendeschneidplatten-Eckfräser A 2011 ausgewählt, die als Alternative zu Vollhartmetallfräsern mit Durchmesser zwischen 16 und 40 mm entwickelt worden sind. (Die Serie erstreckt sich nun auf 80 mm Durchmesser). Mit ihren weichen Schnitt- und Radialkraftkompensationen sind sie eine wirtschaftliche Lösung für das Fräsen dünnwandiger Bauteile auf Maschinen mit hoher Schnittgeschwindigkeit und niedriger Leistung.

Für die Bearbeitung des Steuerkopfs und des Rahmens bei Merlin Engineering wurden Wendeschneidplatten des Typs HCF 5240 mit der extraharten Dragonskin-Beschichtung von WNT ausgewählt, die speziell für die Bearbeitung von Titan entwickelt wurden und sich mit einer hohen Laufruhe und einer sehr guten Ebenheit auszeichnen. Für das Tretlager wurden hingegen Wendeschneidplatten eingesetzt, die für die Bearbeitung von Superlegierungen entwickelt wurden. Nach der Bearbeitung wurden die Rahmenteile miteinander verbunden und das Mountainbike mit den Rädern, Naben, Bremsen, Kettenblättern und Pedalen aufgebaut.

Kooperation als Meilenstein

„Seit vielen Jahren arbeiten wir mit Empire Cycles eng zusammen, WNT ist auch bei der Bearbeitung des Rahmens des Original-MX-6 Cross Country Bike aus massivem Aluminium unterstützend tätig. Die Entwicklung dieses weltweit ersten Hochleistungs-Mountainbike-Rahmens mit 3D-Druck ist ein wichtiger Meilenstein in der Fertigung.

Allerdings ist es auch beruhigend, dass die Zerspanung immer noch entscheidend ist für die Fertigstellung des Endproduktes und diesen Prozess in der Praxis erst möglich macht“, freut Claude Sun, Geschäftsführer WNT Deutschland.

www.wnt.com

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