Carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) beflügeln den Flugzeugbau: Vorreiter wie Airbus A350 und Boeing 787 Dreamliner schraubten den Anteil an Faserverbundstoffen auf 30 bis 50 Prozent hoch – Tendenz steigend. Dabei ist die wirtschaftliche Fertigung von CFK-Teilen ein Dauerthema, das führende Aerospace-Zulieferer wie FACC aus Österreich permanent antreibt.
Anspruchsvolle Aufgabe
Potenzial dafür eröffnen zum Beispiel die hunderttausenden Bohrungen zur Montage der Bauteile eines Passagierflugzeugs. Gebohrt wird teils per Hand mit halbautomatischen präzisen Bohrvorschubeinheiten, teils mit CNC-Maschinen oder Bohrrobotern, die sich flexibel an den Rumpf oder andere Teile anpassen und automatisiert fortbewegen. Dabei dringen die Werkzeuge durch 11 bis 25mm dickes Material und bohren Löcher mit Toleranzen von wenigen zehn Mikrometern. Die hochabrasive Zerspanung fordert ein Werkzeug dabei extrem. Anders als Metallwerkstoffe sind CFK-Komposite sehr inhomogen; es gibt verschiedene Faser- und Schichtaufbauten, die präzise und ohne Ausbrüche zu durchdringen sind.
Spezialist für solche Höchstansprüche ist C6 Composite Tooling aus Buchen in Baden-Württemberg. Die Odenwälder bieten Komplettlösungen zur Bearbeitung von Leichtbauwerkstoffen in den Zielmärkten Automotive, Luftfahrt und Schienenverkehr. Für FACC erarbeiteten sie einen optimierten Zerspanungsprozess samt Werkzeug für Bohrungen in Winglets. Diese Verlängerungen an den Flügelspitzen verringern den Luftwiderstand und helfen, sowohl Treibstoff und Emissionen als auch Lärm zu reduzieren.
Von 80 auf 250 Bohrungen
Zu verbessern war ein Bohrprozess mit einer teuren Werkzeuglösung, die nur eine Standzeit von 80 Bohrungen erreichte. Der Durchbruch gelang mit Einbezug des Beschichtungspartners Oerlikon Balzers. Im gegenseitigen Austausch wurden unterschiedliche Werkzeug-Substrate und -Geometrien, Produktions- und Prozessparameter ausgetestet und auf die Diamantbeschichtung Baldia Composite DC angepasst.
Die nanokristalline CVD (Chemical Vapour Deposition)-Schicht dient speziell der Bearbeitung von Komposit-Werkstoffen, zeigt eine hohe abrasive Verschleißfestigkeit und bietet eine hohe Prozesssicherheit sowie ausgezeichnete Bohrungsqualität. Im Einsatz erzielte sie exzellente Ergebnisse: Der finale beschichtete One-Shot-Bohrer kam mit 250 Bohrungen auf eine über dreimal höhere Standzeit, die Werkzeugkosten sanken um mehr als die Hälfte.
