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.
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.
CCDiaAeroSpeed 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. (Bildnachweis: CemeCon AG)
„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.“
Laut CemeCon besitzt der HiPIMS-Schichtwerkstoff aufgrund seiner Zusammensetzung eine enorme thermische Stabilität. Des Weiteren isoliere SteelCon thermisch hervorragend und lasse kaum Wärme ins Werkzeug, sondern leite sie über den Span ab. 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 laut Herstellerangaben 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 sehr gute Bearbeitungsergebnisse. Mit HiPIMS werden Beschichtungen sehr dicht bei extrem guter Haftung. Das mache den SteelCon zur idealen Basis für die Beschichtung von Werkzeugen zur Titanbearbeitung.
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 Manfred Weigand die Erfahrungen. „CCDia AeroSpeed – ursprünglich konzipiert für die CFK-Bearbeitung – bietet auch für das Duo CFK und Aluminium eine ausbalancierte Lösung.“
CemeCon gibt an, dass die nanokristalline Diamant-Oberfläche extrem glatt und chemisch inert sei – darum sei auch damit ein effektiver Späneabtransport gesichert. Besonders scharf seien CCDia AeroSpeed-beschichtete Werkzeuge ebenfalls, da die Kantenverrundung der Schneide vielfach geringer sei 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 Manfred Weigand einen Blick in die Zukunft.
CemeCon auf der AMB 2022 in Halle 3, Stand C50.
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