• Firma: Mayr Faserverbundtechnik GmbH
  • Land: Deutschland
  • Artikel vom: 14 November 2013
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  • Kategorie(n): WERKZEUG ANWENDUNGEN, Medizintechnik, Weitere Anwendungen
  • Schlüsselbegriffe: CFK, Faserverbundtechnik, Reintitan
  • Wirtschaftliche Zerspanung von CFK-komponenten für die Medizintechnik

     Wirtschaftliche Zerspanung von CFK-komponenten für die Medizintechnik
     Wirtschaftliche Zerspanung von CFK-komponenten für die Medizintechnik
     Wirtschaftliche Zerspanung von CFK-komponenten für die Medizintechnik

    Niemand liegt gerne darauf, doch wenn es sein muss, dann sollte alles perfekt funktionieren. Die Rede ist von einem Operationstisch. Die Bearbeitung einer Einsteckzunge aus CFK wurde in einer Zusammenarbeit von Mapal und der Mayr Faserverbundtechnik analysiert und optimiert.

    Der Einsatz von Hochleistungs-Verbundwerkstoffen ist in vielen Branchen nicht mehr wegzudenken. Ein Beispiel aus der Medizintechnik sind freitragende Patientenlagerungen für Operationstische. Diese werden aufgrund der hohen Steifigkeit, Festigkeit und der guten Röntgenstrahlentransparenz aus carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) hergestellt. Die Mayr Faserverbundtechnik GmbH mit Sitz in Rosenheim ist Spezialist für die Entwicklung und Fertigung von solch innovativen und hochwertigen Baugruppen aus Faserverbundwerkstoffen. Mit über 25-Jahren Know-how in der Herstellung von Komponenten aus CFK bieten die Experten von Mayr Faserverbundtechnik fundierte Beratung und Entscheidungshilfe zum Einsatz von Hochleistungs-Verbundkunststoffen in den verschiedensten Industriebereichen an. Immer unter der Prämisse, dass die Kunden nur dann in diese Technologie investieren, wenn es wirtschaftlich und technisch sinnvoll ist. Trifft dies zu, wird von der Analyse und Berechnung, Konstruktion und Prototypenbau, bis zur Produktion und Serienfertigung, inklusive Werkzeugbau, das komplette Leistungsspektrum angeboten. Durch Auswahl der Fasern und Harzsysteme in Verbindung mit den passenden Fertigungsverfahren wird je nach Anforderung die optimale Faserverbundkomponente erarbeitet.

    Bearbeitungsprozess neu ausgelegt

    Für die Herstellung einer Einsteckzunge aus CFK, die eine modulare Verbindung zwischen Kopfteil und Liegefläche eines Operationstisches ermöglicht, wurde ebenfalls ein spezieller CFK-Verbund gewählt. Dadurch erhält das großen Belastungen ausgesetzte Verbindungselement hohe Stabilität bei gleichzeitig niedrigem Gewicht. Zum Erzeugen der Endkontur am Umfang sowie zweier Führungsnuten müssen am Bauteil Fräsoperationen durchgeführt werden. Auf einem Bearbeitungszentrum mit SK40-Spindel werden diese in zwei Aufspannungen erledigt. In der ersten Aufspannung wird das Bauteil am Umfang besäumt, in der zweiten Aufspannung werden die beiden Führungsnuten gefräst. Vor der Optimierung des Bearbeitungsprozesses wurden zwei Fräswerkzeuge eingesetzt, ein Vollhartmetall-Router zum Schruppen sowie ein PKD-Schaftfräser zum Schlichten. Die Leistung dieser Werkzeuge war jedoch nicht überzeugend. Die Standzeit betrug lediglich 45 Bauteile, die erzielte Oberflächenqualität erforderte ein zusätzliches Nacharbeiten durch manuelles Überschleifen. Und auch die Bearbeitungszeit von mehr als sieben Minuten pro Bauteil war nicht befriedigend. Die innovativen Werkzeuglösungen von Mapal, welche speziell auf die spezifischen Anforderungen von CFK-Bauteilen zugeschnitten sind, weckten Interesse in der verantwortlichen Fachabteilung bei Mayr Faserverbundtechnik. In Zusammenarbeit wurde der bestehende Bearbeitungsprozess analysiert und neu ausgelegt.

    Schruppen und Schlichten in einem Arbeitsgang

    Der achtschneidige, diamantbeschichtete Vollhartmetall-Schaftfräser OptiMill-Composite-Speed ermöglicht nun die komplette Fräsbearbeitung an der CFK-Einsteckzunge in einem Arbeitsgang. Seine Hochleistungsgeometrie mit Profilverzahnung sorgt für eine gute Spanabfuhr und erlaubt somit ein hohes Spanvolumen. Für die Bearbeitung wird der Fräser mit Durchmesser 8 mm über seine gesamte Schneidkantenlänge von 32 mm genutzt. Zum Besäumen des ca. 10 mm dicken Bauteils in der ersten Aufspannung erfolgt das Schruppen und Schlichten in einem Arbeitsgang. Der Fräser wird beim Besäumen in der Tiefe etwas zugestellt, damit nur der hintere Schneidteil genutzt wird und die vordere Stirngeometrie uneingeschränkt für die Bearbeitung der Führungsnuten in der zweiten Aufspannung zur Verfügung steht. Diese ca. 5 mm tiefen Nuten werden mittels der schneidenden Stirngeometrie des OptiMill-Composite-Speed problemlos und unter Einhaltung der am Bauteil geforderten Toleranzen durchgeführt. Um die Delamination am Bauteil komplett zu vermeiden, wurde zudem auf Gleichlauffräsen umgestellt. Ergebnis des Prozesses: Die Standzeit wurde um das Vierfache auf ca. 200 Teile erhöht. Gleichzeitig reduzierte sich die Bearbeitungszeit um 32 %. Durch die hohe Bearbeitungsqualität des OptiMill-Composite-Speed entfällt zudem umständliche Nacharbeit.

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