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Bohrbearbeitung von Faserkunststoff: Diamantschleifstifte als Ersatz für konventionelle Bohrwerkzeuge

Die spanende Bearbeitung in Form einer Einbringung von Bohrungen ist häufig auch bei Bauteilen aus Faserverbundkunststoffen (FVK) unumgänglich [1]. Dabei sorgt vor allem die abrasive Wirkung der Verstärkungsfasern für einen hohen Werkzeugverschleiß. Die möglichen Werkstückschädigungen durch die Bohrbearbeitung sind dabei äußerst vielschichtig: Neben Maß- und Formfehlern der Bohrung ist vor allem die Schädigung des Bohrungsrandes und der Bohrungswand qualitätsbestimmend. Hierbei können Faser(bündel)brüche, Mikrorisse in der Matrix, Matrixrisse in den einzelnen Schichten des Laminats, Faserüberstände, eine thermische Überlastung der Matrix oder eine Delamination an der Ein- und/oder Austrittsseite der Bohrung auftreten [2, 3]. Üblicherweise werden für die Bohrbearbeitung von FVK Werkzeuge mit geometrisch bestimmter Schneide eingesetzt. Als Alternative zu diesen konventionellen Bohrverfahren wird am Institut für Spanende Fertigung (ISF) im Rahmen eines Forschungsprojektes der Einsatz von Diamantschleifstiften für duroplastische Matrixwerkstoffe untersucht. Die Werkzeuge verfügen über einen hohlgebohrten Schaft, sodass die im Eingriff befindliche Fläche und das Zerspanungsvolumen erheblich reduziert werden kann. Zudem kann der verschleißbedingte Verlust einzelner Schneiden bei diesen Werkzeugen kompensiert werden. Notwendig ist hierbei der Einsatz von Kühlschmierstoff. Der Matrixwerkstoff weist eine gute chemische Beständigkeit gegenüber Öl auf, dennoch wurde für die experimentellen Untersuchungen ein mineralölfreies polymeres Wasser eingesetzt.

von Dirk Bierman und Markus Feldhoff