Leichtbaustrukturen

Verbundwerkstoffe effizienter mit Ultraschall bearbeiten

Ultraschall soll das spanende Bearbeiten und Trennen spröder Leichtbauwerkstoffe mit kürzeren Bearbeitungszeiten sowie deutlich geringere Toleranzen ermöglichen. In der Verbindung mit Industrierobotern sollen ähnliche Toleranzbereiche möglich sein, wie bei Werkzeugmaschinen – zu sehen auf der Fakuma.

Verstärkte Werkstoffe und Composites präzise bearbeiten mit Ultraschall. (Bild: Weber Ultrasonics)

Der Einsatz von Leichtbauwerkstoffen wie faserverstärkte Kunststoffen, Verbundmaterialien und Stacks mit Kernen aus Schaum- oder Wabenstruktur erfordert häufig veränderte Bearbeitungslösungen. Das ultraschallunterstützte Zerspanen, Schneiden und Sägen ermöglicht hier angepasste, effiziente Prozesse. Die heute üblicherweise eingesetzten, nicht-resonanten Systeme setzen laut Weber Ultrasonics jedoch nur rund fünf Prozent der eingesetzten Energie in Schwingung um.

Bei resonanten Ultraschallsystemen, einer gemeinsamen Entwicklung der Hufschmied Zerspanungssysteme und der Weber Ultrasonics, liegt der Wirkungsgrad der Ultraschallunterstützung dagegen laut Unternehmen bei 90 bis 95 Prozent. Daraus resultieren unter anderem signifikant reduzierte Prozesskräfte. Dies ermögliche beispielsweise bei der Bearbeitung von GfK und CfK höhere Zeitspanvolumen und damit einen höheren Materialdurchsatz sowie geringere Maschinenbelegzeiten. Außerdem erhöhe die geringe Belastung bzw. Deformation der Werkzeuge deren Standzeit. Beides sorge für effizientere Prozesse.

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Darüber hinaus könne mit den neuen resonanten Systemen für die Ultraschallzerspanung eine höhere Genauigkeit bei der Bearbeitung erzielt werden. Einerseits lassen sich dadurch mit Portallsystemen filigranere Werkstücke herstellen. Andererseits ermögliche es den Einsatz von Industrierobotern als kostengünstige und flexible Alternative für die Umsetzung eines automatisierten Fertigungsprozesses. Die dabei realisierbaren Fertigungstoleranzen liegen im relativen Genauigkeitsbereich klassischer Werkzeugmaschinen.

Fakuma 2017, Halle A4, Stand 4200

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