Der Biber als Vorbild: Selbstschärfender Bohrer für CFK

Von mehreren möglichen Anordnungen der Fasern beim Verkleben des Kohlefasergewebes stellen die multidirektionalen Lagen des Verbundwerkstoffs die größte Herausforderung in der Zerspanung dar. Aus diesem Grund werden sie mit eigens ausgelegten Werkzeugen mit spezifischen Merkmalen bearbeitet. Für saubere Schnitte sind sehr scharfe Werkzeuge erforderlich, deren Schneiden aber auch entsprechend verschleißempfindlich sind. Daher sind die Bohrer in der Regel mit CVD-Diamant beschichtet.

Die Beschichtungen vergrößern aber den Schneidkantenradius, was sich negativ auf die Schnitteigenschaften auswirkt. Die Schneide ist durch die Beschichtung nicht so scharf, wie sie bei dieser Bearbeitung idealerweise sein sollte, um saubere Bohrungen ohne Delamination an den Ein- und Austritten zu erzeugen.

Hauptschneide per Laser geschärft

An dieser Stelle hat Mapal mit einer neuen Technologie im wahrsten Sinne des Wortes nachgeschärft und stellt zur AMB 2026 einen patentierten Bohrer vor, der die Bearbeitung multidirektionaler CFK-Werkstoffe auf ein neues Performance-Level hebt: Bei der neuen EdgePro-Technologie wird die Hauptschneide an der ersten Freifläche per Laser geschärft. Was übrig bleibt, ist eine maximal scharfe Schneide für makellose CFK-Bohrungen ohne Faserausrisse.

Mit seinen guten Schnitteigenschaften kann der EdgePro auch für sehr dünnwandige Bauteile eingesetzt werden. Die Schneide erzeugt weniger Schnittdruck und verhindert damit ein Rückfedern und Biegen des Bauteils. Für selbstzentrierendes Anbohren mit hoher Maßhaltigkeit und Positionsgenauigkeit der Bohrung ist die Spitze mit einem 90°-Winkel ausgeführt.

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Auch das Schneideck des neuen Mega-Drill-Composite-MD-EdgePro wurde überarbeitet und ist im Vergleich zum Vorgängerwerkzeug wesentlich stabiler ausgeführt. Dadurch kommt es auch nach längeren Prozesseinsätzen zu weniger Delamination, was zu hoher Maßhaltigkeit der Bohrung und besserer Oberflächenqualität beiträgt. Bei der multidirektionalen (MD) Ausführung des CFK stellen sich die Fasern oft wieder auf, wenn der Bohrer herausgezogen wird. Ein integrierter Fibrecatcher trennt diese Überstände ab und trägt zu einer sauberen Bohrungsqualität bei.

Als Schneidstoff setzt Mapal für den Mega-Drill-Composite-MD-EdgePro auf die neu entwickelte CVD-Diamantbeschichtung HC611, die für niedrige thermische Belastung und, selbst bei abrasiven Materialien, für lange Standwege sorgt. Neben der hohen Bohrungsqualität und Prozesssicherheit punktet der neue Bohrer auch mit höheren möglichen Einsatzparametern. So kann er im Vergleich zu marktüblichen CFK-Bohrern mit einer um mindestens 50 % höheren Schnittgeschwindigkeit eingesetzt werden.

Selbstschärfeffekt steigert Standzeit bei konstant hoher Qualität

Ein wesentlicher Vorteil des neuen Mapal Bohrers entsteht während des Einsatzes. Denn: Er verfügt über einen sogenannten Selbstschärfeffekt, der im laufenden Prozess dauerhaft für eine konstant hohe Bohrungsqualität und Prozesssicherheit in der Serienfertigung sorgt. So verlängern sich die Standwege um mindestens 50 %.

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Mapal bietet die neuen Bohrwerkzeuge im Durchmesserbereich von 3 mm bis 12 mm an, größere Bohrungen werden in der Regel gefräst. Eingesetzt werden die Bohrer überall dort, wo CFK bearbeitet werden muss. Anwendungen finden sich in der Windkraftindustrie, allgemeiner Industrie, Sport und Freizeit. Klare Zielgruppe für Mapal ist allerdings die Luft- und Raumfahrt, wo höchste Ansprüche an die Qualität der Bohrungen gestellt werden und sich der Einsatz der Werkzeuge in der Serienproduktion schnell rechnet. In diesem Bereich werden die ersten EdgePro-Werkzeuge bereits verwendet. Das Feedback der Kunden ist durchweg positiv. Im Praxiseinsatz wurden sowohl die von Mapal zugesagte Steigerung der Schnittwerte als auch die angegebene Standzeit übertroffen.

Mit dem selbstschärfenden Bohrer verfügt Mapal im Markt über ein klares Alleinstellungsmerkmal. Ein vergleichbares Prinzip findet sich in der Natur: Auch die Zähne des Bibers schärfen sich beim Nagen kontinuierlich nach. In Anlehnung daran spricht Mapal beim EdgePro vom Biberzahneffekt.