Faserverbundwerkstoffe verarbeiten leichtgemacht

Carbon mit dem Wasserstrahl schneiden (Bild: STM waterjet GmbH/Matthias Fritzenwallner)

09.12.2020 Faserverbundwerkstoffe verarbeiten leichtgemacht

Die Wasserstrahl-Anlagen von STM bieten sich auch für die Verarbeitung empfindlicher Kompositmaterialien an, die immer mehr zum Einsatz kommen.

Faserverbundwerkstoffe wie CFC, CFK, GFK und Carbon erfreuen sich dank ihrer Formbarkeit, Korrosionsbeständigkeit, Stabilität und Leichtigkeit interdisziplinär wachsender Beliebtheit. Vor allem im Leichtbau und in der Raumfahrt muss die Produktion entsprechend angepasst werden. Das schürt den Bedarf an schonenden und universellen Trennverfahren, denn Kompositmaterialien fransen leicht aus und ihre mechanischen Materialeigenschaften wie Hitzebeständigkeit, Strahlungsabsorption oder Feuerfestigkeit können beim Schneiden leicht beeinträchtigt werden. Zusätzlich muss der bei der Zerspanung entstehende Staub abgeleitet werden, da er gesundheitsschädlich ist und als elektrischer Leiter auch den Maschinenpark beschädigen kann. Gleichzeitig ist bei der Zerspanung ein Höchstmaß an Präzision und Flexibilität erforderlich. Diese hohen Anforderungen rücken eine Werkzeug-Technologie ins Rampenlicht: Wasserstrahlschneiden.

Denn das Kaltschneideverfahren ermöglicht ein überaus schonendes Arbeiten und schneidet auch feinste sowie hochkomplexe Strukturen präzise, reproduzierbar und praktisch vollautomatisch mit einer Toleranz von bis zu +/- 0,1 mm. Durch den sehr dünnen Schneidspalt von 0,3 bis 1 mm trennt diese Technologie nicht nur schnell und kostengünstig, sondern auch materialeffizient und mit minimalem Werkzeugverschleiß. Eine Nachbearbeitung von Ausfransungen u.ä. ist nicht erforderlich. Ebenso treten während des Schneidprozesses – im Gegensatz zu thermischen Schneidetechniken – weder Aufhärtungen oder Spannungen im Werkstück noch gesundheitsgefährdender Dampf, Staub oder Rauch auf, da auch unter Wasser geschnitten werden kann.

Insgesamt können mit dem Wasserstrahl alle herkömmlichen Verbundstoffe umweltfreundlich und kostengünstig bearbeitet werden. Anders als beim Fräsen können auch nahezu alle anderen Materialien ohne großen Umrüstaufwand auf derselben Maschine geschnitten werden. Last but not least kann das verwendete Wasser aufbereitet und wiederverwendet werden.

Das Wasserstrahlschneidsystem von STM kann Verbundstoffe effizient trennen. Das modular aufgebaute System kann an den aktuellen Bedarf individuell angepasst werden. Auch mit günstigen Einsteigermodellen wie der STM EcoCut lassen sich prinzipiell jegliche Verbundstoffe ohne Umrüstaufwand mit Reinwasser oder der Beimischung von Abrasivsand auf ein- und derselben Maschine schneiden. Dabei kann der Druck stufenlos den Materialeigenschaften angepasst werden: Bei weichen Verbundstoffen wird der Arbeitsdruck beim Anbohren bis auf 600 bar gedrosselt, harte Materialien werden mit Druck bis zu 4.000 bar bearbeitet. Bei der Hochdruckpumpe sorgen Funktionen wie Frequenzumrichter und Sanftlauf für Energie- und Kosteneffizienz und einen umweltschonenden Betrieb. Das Programmieren von Schneidaufgaben dauert mit der intuitiv bedienbaren STM SmartCut-Software nur wenige Minuten. Gezeichnete Werkstücke werden von der Software eingelesen und bei größeren Loszahlen bestmöglich geschachtelt. Ab diesem Zeitpunkt startet ein vollautomatisierter Schneidprozess. Mögliche zusätzliche Anlagenausstattungen,  wie eine pneumatische Bohrspindel zum Anbohren von empfindlichen Werkstoffen oder das modulare Wasseraufbereitungs-System OneClean, sind für alle Anlagen optional erhältlich und können auch später jederzeit nachgerüstet werden.