Hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit bei geringem Gewicht – diese Eigenschaften machen moderne Faserverbundwerkstoffe im Leichtbau beliebt. Für ihre Bearbeitung bietet Gühring Werkzeuge aus Vollhartmetall oder mit PKD-Schneiden. Aber welcher Schneidstoff überzeugt mehr in diesen anspruchsvollen Werkstoffen?

Faserverbundwerkstoffe kommen in vielen Bereichen zum Einsatz: In der Luftfahrt werden beispielsweise Flugzeugflügel oder Rumpfteile daraus hergestellt, im Sport- und Hobbybereich sind es zum Beispiel Fahrräder oder Snowboards und in der Automobilbranche dienen sie als Werkstoff für Interieur- oder Karosserieteile. Aufgebaut sind diese modernen Werkstoffe aus zwei Elementen: Die Fasern haben die Aufgabe, die entstehenden Lasten aufzunehmen und weiterzuleiten. Sie werden zu textilen Halbzeugen verwebt. Diese Halbzeuge werden zu Laminaten aufeinandergestapelt und mit einer Matrix fixiert und geschützt.

Dieser spezielle Aufbau erfordert besondere Werkzeuglösungen. Gühring bietet dafür Standard- und Sonderwerkzeuge, die auf den jeweiligen Materialaufbau abgestimmt sind und den Spantransport sowie gleichmäßige Bohrungsdurchmesser sicherstellen. Weitere wichtige Qualitätsmerkmale sind Ausfransung, Delamination, Absplitterung und thermische Schädigung. Diese Werkzeuge bestehen entweder aus Vollhartmetall oder sind mit PKD-Schneiden besetzt.

 

Schneidstoffe im Vergleich: VHM und PKD

 

Das Spektrum an möglichen Geometrien ist bei den beiden Schneidstoffen unterschiedlich. Bei Hartmetallwerkzeugen sind die Geometriefreiheiten sehr groß, denn hier haben wir einen Rohling, aus dem komplexe Geometrien geschliffen werden können. Auf diese Weise lassen sich zum Beispiel spiralisierte oder geradegenutete Fräser, Raspelfräser oder Kompressionsfräser herstellen. Diese Werkzeuge können dann wiederum mit einer Beschichtung versehen werden, welche noch härter als das Hartmetall ist.  Anders sieht es im PKD-Bereich aus: Hier werden die Segmente aus PKD-Ronden geschnitten und anschließend in Segmentsitze eingebracht. Daher können wir bei Hartmetall-Werkzeugen Geometrien generieren, die im PKD-Bereich nicht möglich sind.

Dafür sind PKD-Werkzeuge unschlagbar, wenn es um die Standzeiten geht. PKD hat eine sehr langanhaltend hohe Schärfe, während VHM zwar eine sehr hohe Anfangsschärfe hat, aber auch sehr schnell abgerundet werden kann. Außerdem sind bei den PKD-Werkzeugen die Prozessparameter deutlich höher als bei VHM-Werkzeugen.

 

Wo kommen welche Schneidstoffe zum Einsatz?

Auf der Grafik (siehe unten) sehen Sie, welche Schneidstoffe für die Zerspanung der einzelnen Faserverbundwerkstoffe besonders geeignet sind. Dabei unterscheiden wir PKD-Werkzeuge, unbeschichtete VHM-Werkzeuge und beschichtete VHM-Werkzeuge. Wie Sie sehen, gibt es Grauzonen in denen Sie ein PKD-Werkzeug genauso gut einsetzen können wie ein beschichtetes oder unbeschichtetes VHM-Werkzeug. So können Sie beispielsweise GFK, MMC oder auch CFK mit duroplastischen Matrixsystemen mit beiden Schneidstoffen bearbeiten. Bei thermoplastischen Matrixsystemen mit hohen Schmelztemperaturen wie CFK PXXK haben wir mit PKD-Werkzeugen sehr gute Erfahrungen gemacht. Das Gleiche gilt für CMC-Werkstoffe. Bei der Bearbeitung von Flachsfasern, Aramidfasern oder Honeycomb-Materialien kommen PKD-Werkzeuge hingegen nicht an die Leistungen von VHM-Werkzeugen ran.

Trotz dieser Empfehlungen sind verschiedene Parameter bei der Wahl des Schneidstoffs zu beachten: So brauchen Sie zum Beispiel für PKD-Werkzeuge stabile Aufspannverhältnisse, denn sonst können die Körner in den polykristallinen Diamanten durch Vibrationen ausbrechen. Je nachgiebiger das zu bearbeitende Material ist, desto mehr eignen sich VHM-Werkzeuge.

Auch die Losgröße spielt bei der Entscheidung eine Rolle: VHM-Werkzeuge werden vor allem in der Kleinserien- oder Einzelfertigung eingesetzt, während PKD-Sonderwerkzeuge in der Großserienfertigung Anwendung finden.

Mehr über die Unterschiede zwischen PKD und VHM bei der Bearbeitung von Faserverbundwerkstoffen erfahren Sie im Web-Seminar „VHM- oder PKD-Werkzeuge? Mit der richtigen Wahl zum Erfolg“ in der Gühring-Academy. Jetzt hier registrieren.

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