Při frézování kompozitních materiálů vyztužených uhlíkovými vlákny požaduje především letecký průmysl maximální kvalitu opracovaných povrchů a nejvyšší procesní bezpečnost. Firmy Hufschmied Zerspanungssysteme GmbH a CemeCon nyní v úzké spolupráci nastavují nové standardy pro tento důležitý budoucí obor. Společně vyvinutý prémiový nástroj spojuje geometrii, substrát a diamantový povlak do optimálního řešení.
Zpracování zejména pro lehkou konstrukci tak mimořádně výhodných kompozitních materiálů vyztužených uhlíkovými vlákny, zkráceně CFK, patří k největším výzvám v oboru obrábění. V leteckém průmyslu se používají ještě náročnější varianty tohoto kompozitního materiálu. Zároveň tam panuje absolutní zaměření na maximální kvalitu dílů, které zcela vylučuje jakékoli kompromisy a vyžaduje nejvyšší výkon používaných frézovacích nástrojů. Vysokohustotní vlákna musí být – navzdory jejich různým orientacím v rámci matrice – čistě oddělena. Jinak vznikají zbytky vláken nebo delaminace, které vyžadují minimálně náročné ruční dopracování.
Především výroba velkých leteckých dílů, jako jsou například pláty nebo segmenty pro trup letadla, představuje pro výrobce letadel a dodavatele velmi specifický problém: Tloušťky stěn se zde často pohybují mezi několika milimetry a několika centimetry. Na přechodech působí obrovské příčné síly na frézovací nástroj. V nejhorším případě může dojít k jeho zlomení a úlomky se mohou dostat do vnitřku dílu – výrobní přerušení nebo dokonce ztráta celých dílů by byly nákladné následky. Použití měděné tkaniny jako ochrany proti blesku představuje další výzvu při obrábění. Cílem je hrana dílu bez nutnosti dodatečné opravy – bez měděných přebytků.
Přesně těmto výzvám se společně postavili vývojoví partneři Hufschmied a CemeCon. Bavorský výrobce nástrojů a specialista na povrchové úpravy vytvořili v týmové spolupráci nový frézovací nástroj, který výrazně zvyšuje procesní bezpečnost při frézování CFK a jeho životnost byla zároveň prodloužena o více než 50 procent ve srovnání s nástroji stejného použití.
Strukturovaná cesta k novému prémiovému nástroji
„Naši zákazníci z leteckého průmyslu to při výměně názorů neustále zdůrazňují: Při zpracování dílů z kompozitních materiálů má bezpečnost procesu nejvyšší prioritu, protože i nejmenší odchylky dílů mohou být velmi nákladné. To v nás vzbudilo ambici přesvědčit uživatele v této oblasti výrazně vylepšeným řešením,“ říká Fabian Lindinger, vedoucí aplikované techniky ve společnosti Hufschmied. Základ pro průlomový frézovací nástroj HEXACUT 058, speciálně určený pro letecké díly z CFRP, byl položen.
Na cestě tam byla nejprve v rozvojovém centru Hufschmied v blízkosti Augsburgu znovu přehodnocena a přepracována stávající geometrie nástroje. Nový nástroj by měl kromě optimální procesní bezpečnosti splňovat ještě další požadavek: Kvalita řezu musí být zajištěna po co nejdelší dobu.
Perfektní sladění parametrů nástroje
V dalším procesu se ukázalo, jak silné partnerství v oblasti inovačních technologií může udělat rozdíl: neboť esenciální pro ideální celkový výsledek byla samozřejmě také přizpůsobená povrchová úprava, která byla sladěna s nástrojem vyvinutým společností Hufschmied a novým substrátem. K tomu specialisté na povrchové úpravy z CemeCon specifikovali diamantový povlakový materiál pro nový nástroj, který již v testech dosáhl naprosto vynikající kvality. „Bylo fascinující sledovat, jak se postupně vykrystalizovalo optimální spojení mezi karbidovým substrátem a povlakovým materiálem,“ vzpomíná Javier Fuentes. Vedoucí vývoje povlaků a řezných materiálů ve společnosti Hufschmied zdůrazňuje: „V produktivní týmové práci jsme nakonec dokázali dosáhnout homogenního opotřebení, s nímž jsme po celou životnost nástroje dosáhli jasného, hladkého frézovacího okraje na konstantně vysoké úrovni. A odlupování povlaků nebo dokonce zlomení nástrojů se v produktových testech jednoduše již nevyskytovalo.“
Marco Furrer, obchodní manažer ve společnosti CemeCon, vysvětluje: „Pro nový nástroj Hufschmied jsme specificky přizpůsobili osvědčený CemeCon vrstvený materiál CCDiaAeroSpeed. Díky tomu jsme i při vysoké tloušťce vrstvy dosáhli výjimečné přilnavosti na tvrdokov, který zvolil Hufschmied. Přesvědčivý výsledek: Nový HEXACUT 058 od Hufschmied umožňuje uživatelům trvale vysokou kvalitu řezu, maximální procesní bezpečnost, také díky výrazně nižším vibracím, a signifikantně delší životnost.
Silní partneři jednají na stejné úrovni.
Celý průběh projektu nesmírně profitoval z profesionální spolupráce zúčastněných, neboť partnerství mezi Hufschmiedem a CemeConem již dlouho přesahuje pouhý vztah dodavatel-zákazník. V úzké spolupráci byly vypracovány důležité detaily, jako jsou přípravy hran, řezné rádiusy nebo tloušťka a architektura vrstev. „S našimi společnými kompetencemi jsme mohli optimalizovat všechny parametry tak dlouho, až jsme dosáhli řešení, které bylo ve všech ohledech správné,“ vysvětluje Michael Woda, manažer vývoje diamantů v CemeConu.
I v sériové výrobě HEXACUT 058 společnosti nadále spolupracují. Prémiové frézy nového typu jsou potahovány v hlavním sídle CemeCon ve Würselenu, v největším světovém centru pro diamantové povlaky, a podléhají komplexní kontrole kvality. Nezávisle na tom jsou od Hufschmied znovu kontrolovány relevantní kritéria, jako je například homogenní rozložení tloušťky vrstev – pro koncové zákazníky to znamená další výhodu v oblasti procesní bezpečnosti.
„Tento projekt přispívá – stejně jako naše další, některé již dlouholeté spolupráce s CemeCon – k tomu, aby se Hufschmied i nadále etabloval jako synonymum pro prvotřídní řešení obrábění,“ těší se generální ředitelka Christel Hufschmied z úspěchu vývoje. „Nový diamantový nástroj a společná cesta s CemeCon k jeho průmyslové zralosti nás udržitelně posouvají vpřed k dosažení našich cílů.“
Kontakt:
