Leichter Abheben mit Diamant- und HiPIMS-Schichten

Werkzeuge mit SteelCon®-Beschichtungen bringen Höchstleistungen in Titan.

Beim Aufsetzen auf die Landebahn geht ein sanfter Ruck durch den Rumpf des Flugzeugs. Und auch während des Fluges ist ganz schön Bewegung in der Maschine; das kann jeder – je nach Sitzplatz – an den Flügelenden beobachten. Gut zu wissen, dass Flugzeuge keineswegs so starr sind, wie sie auf den ersten Blick wirken.

Tatsächlich sind sie durch und durch auf Elastizität getrimmt. Die Titanlegierungen, die in der Luftfahrt eingesetzt werden, sind perfekt darauf ausgelegt. Sie sind sehr zäh und deswegen besonders widerstandsfähig gegen die ständige dynamische Belastung durch Vibrationen und Schwingungen im Flugbetrieb. So bleiben Flugzeuge über ihre gesamte Lebensdauer sicher – verbreitete Modelle sind für 25 Jahre, 60.000 Flugstunden und 48.000 Landungen ausgelegt und halten in der Regel noch weitaus länger.

Im Vergleich mit herkömmlichen Diamantbeschichtungen sticht der Schichtwerkstoff CCDia®AeroSpeed® deutlich hervor: Beim Austritt des Bohrers aus der Alu-Composite-Schicht lassen sich Grate von weniger als 0,1 mm erreichen – und damit ein verbreiteter Standard im Flugzeugbau einhalten.

Maximale Standzeiten dank hohem Siliziumgehalt von SteelCon®

Darüber hinaus verfügt Titan bei einer relativ geringen Dichte von 4,5 g/cm3 über eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig sehr niedrigem Gewicht. Bauteile aus Titan sind höchst korrosionsbeständig und vertragen sich elektrochemisch gut mit CFK. „Die hohe Härte und Zähigkeit von Titan in Kombination mit seiner sehr schlechten Wärmeleitfähigkeit und starken Neigung zu Adhäsionen erschweren die Bearbeitung jedoch enorm. Deswegen müssen Zerspanwerkzeuge besonders verschleiß- und temperaturfest sein, um den Prozess wirtschaftlich meistern zu können“, so Manfred Weigand, Produktmanager Round Tools bei CemeCon. „Unser neuer HiPIMS-Schichtwerkstoff SteelCon® ist wie geschaffen dafür. SteelCon® liefert die harte Schale, die das Werkzeug optimal bei der Zerspanung von Titan schützt.“

Hohe thermische Stabilität

Der HiPIMS-Schichtwerkstoff besitzt aufgrund seiner Zusammensetzung eine enorme thermische Stabilität. Des Weiteren isoliert SteelCon® thermisch hervorragend und lässt kaum Wärme ins Werkzeug, sondern leitet sie über den Span ab – perfekt für die Bearbeitung von Titan. Ohne SteelCon® würden die hohen Temperaturen, die beim Bearbeiten des harten Werkstoffs unweigerlich entstehen, das Werkzeug schädigen und das Hartmetall verspröden. Darüber hinaus ist SteelCon® sehr verschleißbeständig, zum einen durch seine hohe Härte und Zähigkeit, zum anderen dank seiner ausgezeichneten Haftung. Aus dieser Kombination von Eigenschaften resultieren deutlich längere Werkzeugstandzeiten und hervorragende Bearbeitungsergebnisse. Mit HiPIMS werden Beschichtungen sehr dicht bei extrem guter Haftung. Das macht den SteelCon® zur idealen Basis für die Beschichtung von Werkzeugen zur Titanbearbeitung.

Spezielle Verfahren für spezielle Anforderungen

Titan wird wie Aluminium in modernen Flugzeugen immer häufiger in Kombination mit Composite-Werkstoffen – sandwichartig – mit kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen verbaut. „Ein Loch bohren in ein Bauteil, das zunächst porös und hochabrasiv und dann im Verhältnis weich und zäh ist? Das stellt spezielle Anforderungen an Substrat, Schneidgeometrie und Beschichtung“, schildert Weigand die Erfahrungen. „CCDia®AeroSpeed® – ursprünglich konzipiert für die CFK-Bearbeitung – bietet auch für das Duo CFK und Aluminium eine ausbalancierte Lösung.“ Die nanokristalline Diamant-Oberfläche ist extrem glatt und chemisch inert – darum ist auch damit ein effektiver Späneabtransport gesichert. Besonders scharf sind CCDia®AeroSpeed®-beschichtete Werkzeuge ebenfalls, da die Kantenverrundung der Schneide vielfach geringer ist als bei herkömmlichen Diamantbeschichtungen gleicher Dicke.

Mit CCDia®AeroSpeed® lassen sich beim Austritt des Bohrers aus der Alu-Composite-Schicht Grate von weniger als 0,1 mm erreichen – und damit ein verbreiteter Standard im Flugzeugbau einhalten. Multilayer-Diamantbeschichtungen von CemeCon zeichnen sich auch als der richtige Weg für das aktuelle Thema CFK-Titan-Bearbeitung ab. „Aktuelle Versuche zeigen, dass wir bald als Erste ein viel wirtschaftlicheres Zerspanen dieses Composite-Werkstoffs erreichen werden“, wirft Weigand einen Blick in die Zukunft.

Halle 3, Stand C50