Mapal: Neue Werk­zeu­ge zur Titanbearbeitung

Mapal: Neue Werk­zeu­ge zur Titanbearbeitung

Prä­zi­si­ons­werk­zeug­her­stel­ler Mapal aus Aalen bie­tet eine brei­te Palet­te an Werk­zeu­gen zur Titan­be­ar­bei­tung. Die Werk­zeu­ge kom­men in vie­len Anwen­dungs­fel­dern zum Ein­satz. Die Medi­zin­tech­nik ver­wen­det Titan auf­grund sei­ner Fes­tig­keit und Ver­träg­lich­keit mit mensch­li­chem Gewe­be für Implan­ta­te. Auto­mo­bil­her­stel­ler rea­li­sie­ren mit Titan leis­tungs­star­ke Sport­wa­gen. Die aus Titan gefer­tig­ten Schau­feln gro­ßer Gas­tur­bi­nen kön­nen enor­me Kräf­te auf­neh­men. Und auch die Flug­zeug­indus­trie stellt zuneh­mend mehr hoch bean­spruch­te Bau­tei­le aus Titan her. Mapal will das Boh­ren und Frä­sen des duk­ti­len, hoch­fes­ten Werk­stoffs pro­duk­ti­ver gestal­ten und zudem damit Kos­ten senken.

Kosteneffizienz mit möglichst hoher Produktivität – der neue Mega-Speed-Drill-Titan von Mapal zur Titanbearbeitung soll das Bohren in diesem Werkstoff wirtschaftlich gestalten. - Bild: Mapal.
Kos­ten­ef­fi­zi­enz mit mög­lichst hoher Pro­duk­ti­vi­tät – der neue Mega-Speed-Drill-Titan von Mapal zur Titan­be­ar­bei­tung soll das Boh­ren in die­sem Werk­stoff wirt­schaft­lich gestal­ten. – Bild: Mapal.

Bis­her hat sich Mapal bei der Titan­be­ar­bei­tung an Flug­zeug­bau­tei­len vor allem mit anwen­der­spe­zi­fi­schen Son­der­werk­zeu­gen in der Mon­ta­ge einen Namen gemacht. Laut Mapal set­zen so gut wie alle gro­ßen Her­stel­ler die­se Werk­zeu­ge sowohl in der Vor­mon­ta­ge von Bau­grup­pen als auch in den gro­ßen End­mon­ta­ge­li­ni­en ein. Mapal will mit sehr effi­zi­en­ten Lösun­gen auch ver­stärkt in die Tei­le­fer­ti­gung der Luft­fahrt­in­dus­trie ein­stei­gen. Die Her­stel­ler wol­len Kos­ten spa­ren, und Mapal sieht sich gut auf­ge­stellt, wenn es um mehr Effi­zi­enz, Pro­zess­ver­ständ­nis oder auch um Kom­bi­na­ti­ons­werk­zeu­ge geht.

Titan­be­ar­bei­tung hat Potenzial

Anspruchs­vol­le Bear­bei­tun­gen für Bau­tei­le wie Schar­nie­re etwa für Flug­zeug­tü­ren, Fracht­to­re, Fahr­werks­de­ckel, Klap­pen oder Leit­werk gehö­ren längst zum Reper­toire der Mapal-Werk­zeu­ge. Die­se Bear­bei­tung ähnelt jener für eine Nocken­wel­len­la­ger­gas­se beim Auto­mo­tor. Die ein­ge­setz­ten Werk­zeu­ge sind bis zu einem Meter lang und erzeu­gen H7-Genau­ig­keit. Mapal rech­net damit, dass die Anzahl der Titan­bau­tei­le in einem Flug­zeug sich wei­ter erhöht. Damit steigt auch der Bedarf an Werk­zeu­gen zur ratio­nel­len Titan­be­ar­bei­tung. Denn in ihren neue­ren Typen set­zen Boe­ing und Air­bus mehr CFK ein. Dabei dür­fen die angren­zen­den Struk­tur­bau­tei­le wie auch die Nie­ten auf­grund der elek­tro­che­mi­schen Span­nungs­rei­he nicht mehr aus Alu­mi­ni­um aus­ge­führt werden.

Im Fokus
Pro­zes­se auf den Prüf­stand
Unter mas­si­vem Kos­ten­druck auf­grund der Coro­na-Kri­se stel­len Flug­zeug­her­stel­ler und Zulie­fe­rer jetzt ihre lang­jäh­ri­gen qua­li­fi­zier­ten Pro­zes­se auf den Prüf­stand. Vor­her waren viel­fach Bau­mus­ter und auch die mecha­ni­sche Bear­bei­tung der Tei­le aus Sicher­heits­grün­den nicht mehr ange­tas­tet wor­den. Daher sind inzwi­schen zahl­rei­che Pro­zes­se aus heu­ti­ger Sicht höchst inef­fi­zi­ent gewor­den. So nut­zen die Her­stel­ler teil­wei­se zur Fer­ti­gung von Bau­tei­len noch HSS-Werk­zeu­ge aus den 1980er-Jah­ren. Im Zuge der Neu­be­wer­tung kom­men auch die Pro­zes­se zur Titan­be­ar­bei­tung auf den Prüfstand.

Auch in der Pro­duk­ti­on von Sport­wa­gen und erst recht von Super­sport­wa­gen kommt zuneh­mend Titan an den ent­schei­den­den Stel­len zum Ein­satz. Für Quer­len­ker, Brems­sät­tel oder Chas­sis­tei­le, die hohen Belas­tun­gen aus­ge­setzt sind, ver­wen­det die Indus­trie hoch­fes­te Tit­an­le­gie­run­gen. Hier geht es in der Titan­be­ar­bei­tung oft um Pass­boh­run­gen, die Tei­le ver­bin­den, wie etwa den Quer­len­ker mit der Karos­se­rie. Aus­gangs­ma­te­ri­al sind meist end­kon­tur­na­he Schmie­de­tei­le. An denen wer­den in Semi­sch­rupp- oder Finish­be­ar­bei­tun­gen die Außen­kon­tur her­ge­stel­let und die Pass­la­ger auf­ge­bohrt und gerie­ben. Wie im Flug­zeug­bau wer­den auch die Brems­sät­tel meist aus dem Vol­len gefräst. Bau­tei­le und Werk­zeu­ge sind hier klei­ner, die ver­lang­ten Tole­ran­zen lie­gen aber im glei­chen Bereich.

Maß­ge­naue Titan­be­ar­bei­tung auch für die Medizintechnik

Maß­ge­nau­ig­keit ver­langt die Medi­zin­tech­nik. Dort kommt es zudem auf hohe Ober­flä­chen­gü­te an. Hüft­pro­the­sen etwa benö­ti­gen einer­seits eine defi­nier­te Ober­flä­chen­rau­heit, um das Ein­wach­sen in den Kno­chen zu begüns­ti­gen. Ande­rer­seitz braucht die Gelenk­pfan­ne eine abso­lut glat­te Ober­flä­che, um mit mög­lichst gerin­ger Rei­bung eine lan­ge Lebens­dau­er zu errei­chen. Ähn­li­che Anfor­de­run­gen stel­len auch Titan­im­plan­ta­te in der Zahn­me­di­zin. Stif­te zur Befes­ti­gung von Zäh­nen wer­den in stei­gen­den Stück­zah­len ein­ge­setzt. Dane­ben fin­det die Titan­be­ar­bei­tung auch für exter­ne Pro­the­sen Ver­wen­dung. Hier kommt der Werk­stoff vor allem für die beweg­li­chen Tei­le künst­li­cher Glied­ma­ße zum Einsatz.

Hohe Schnittwerte und eine durchdachte Wärmeabfuhr kennzeichnen die neuen Fräswerkzeuge von Mapal für die Titanbearbeitung. - Bild: Mapal.
Hohe Schnitt­wer­te und eine durch­dach­te Wär­me­ab­fuhr kenn­zeich­nen die neu­en Fräs­werk­zeu­ge von Mapal für die Titan­be­ar­bei­tung. – Bild: Mapal.

Neue Boh­rer und Frä­ser aus Voll­hart­me­tall und Frä­ser mit Wen­de­schneid­plat­ten erwei­tern das Stan­dard­port­fo­lio von Mapal für die Titan­be­ar­bei­tung. Hohe Schnitt­wer­te und durch­dach­te Wär­me­ab­fuhr kenn­zeich­nen alle drei Neu­ent­wick­lun­gen. Bei der Aus­le­gung der Werk­zeu­ge folg­te Mapal den Anfor­de­run­gen der Ziel­märk­te an die Titan­zer­spa­nung. Ent­spre­chend breit ist das Spek­trum an ver­füg­ba­ren Durch­mes­sern. Es fängt an bei klei­nen Grö­ßen ab 3 mm, wie sie oft die Medi­zin­tech­nik ver­langt. Die mitt­le­ren Grö­ßen kom­men in ers­ter Linie bei Sport­wa­gen­kom­po­nen­ten zum Ein­satz. Und die gro­ßen Werk­zeu­ge ver­wen­den die Zer­spa­ner in ers­ter Linie im Flug­zeug­bau und in der Ener­gie­tech­nik. In Tests hat Mapal für sei­ne Werk­zeu­ge gegen­über Pro­duk­ten von Mit­be­wer­bern 25 bis 35 Pro­zent höhe­re Stand­zei­ten ermittelt.

Mit dem Mega-Speed-Drill-Titan kos­ten­ef­fi­zi­ent und pro­duk­tiv bohren

Der Fokus bei Ent­wick­lung des Mega-Speed-Drill-Titan lag auf Kos­ten­ef­fi­zi­enz mit mög­lichst hoher Pro­duk­ti­vi­tät. Ziel der Ent­wick­ler war ein Voll­hart­me­tall­boh­rer, der in Titan­werk­stof­fen einen sehr hohen Vor­schub fah­ren kann und damit sehr nied­ri­ge Zyklus­kos­ten erzielt. Im Gegen­satz zu den Mon­ta­ge­be­rei­chen im Flug­zeug­bau, wo Anwen­der ange­sichts der schon fer­ti­gen Bau­grup­pen auf Kühl­schmier­stoff ganz ver­zich­ten oder nur gerin­ge Men­gen per MMS ein­brin­gen, ist in der Tei­le­fer­ti­gung auf Bear­bei­tungs­zen­tren der Ein­satz von KSS mög­lich. So ist eine effi­zi­en­te Titan­be­ar­bei­tung möglich.

Der neue Vollhartmetallfräser OptiMill-Titan-HPC führt sowohl Schruppbearbeitungen als auch die Finish-Schnitte in der Titanbearbeitung prozesssicher aus. - Bild: Mapal
Der neue Voll­hart­me­tall­frä­ser Opti­Mill-Titan-HPC führt sowohl Schrupp­be­ar­bei­tun­gen als auch die Finish-Schnit­te in der Titan­be­ar­bei­tung pro­zess­si­cher aus. – Bild: Mapal

Mapal stat­tet den Boh­rer mit vier Füh­rungs­fa­sen für opti­ma­le Rund­heit aus. Um den maxi­ma­len Kühl­mit­tel­fluss an die Haupt­schnei­de zu brin­gen, haben die Ent­wi­cker den Kühl­mit­tel­ka­nal nicht in Rich­tung der Span­nut geöff­net, son­dern lei­ten das Kühl­mit­tel an der Man­tel­flä­che ent­lang nach hin­ten. Damit erfah­ren die Füh­rungs­fa­sen die maxi­ma­le Küh­lung und füh­ren die ent­ste­hen­de Hit­ze gut ab. Für die Span­nut ver­wen­det Mapal ein neu­es Design. Ziel ist, mög­lichst klei­ne Spä­ne zu erzeu­gen und sie zudem durch die Nut abzu­füh­ren. Typi­sche Bau­tei­le für den Boh­rer, der eine Schnitt­ge­schwin­dig­keit von bis zu 40 m/min schafft, sind Struk­tur­bau­tei­le in der Luft­fah­r­in­dus­trie. So bear­bei­ten die Zer­spa­ner zum Bei­spiel Win­kel für die Wing Box oder das Lan­ding Gear mit sei­nen vie­len Bohrungen.

Opti­Mill-Titan-HPC bringt Fle­xi­bi­li­tät beim Schrup­pen und Schlichten

Der Schrupp-Schlicht-Frä­ser Opti­Mill-Titan-HPC ist ein viel­sei­tig ein­satz­ba­res Werk­zeug. Es ist zudem auch für klei­ne­re Fer­ti­ger inter­es­sant, die nicht für jede Bear­bei­tung einen eige­nen spe­zi­el­len Frä­ser vor­hal­ten wol­len. Das Voll­hart­me­tall­werk­zeug kann sowohl Schrupp­be­ar­bei­tun­gen aus­füh­ren als auch einen Finish-Schnitt. Die gera­de Schneid­kan­te erzeugt zudem sau­be­re Ober­flä­chen. Sie erlaubt dar­über hin­aus das Schlich­ten bis zu einer Arbeits­tie­fe von 2xD. In Ver­bin­dung mit dem Mapal Mill Chuck ist eine gute Kühl­mit­tel­zu­fuhr über den Schaft mög­lich. Der Kern die­ses vier­schnei­di­gen Frä­sers steigt von der Schnei­de bis zum Schaft an und ver­leiht ihm so eine höhe­re Sta­bi­li­tät. Die Tei­lung der Spi­ra­len ist ungleich. So bekommt der Zer­spa­ner einen ruhi­gen Lauf. Die sili­zi­um­hal­ti­ge Beschich­tung ist laut Mapal sehr hit­ze­be­stän­dig, wirkt der Adhä­si­ons­nei­gung ent­ge­gen und gewähr­leis­tet außer­dem einen opti­ma­len Span­ab­trans­port. Der Opti­Mill-Titan-HPC ist aus Sicht von Mapal zudem die ers­te Wahl zur Fer­ti­gung von Brems­sät­teln aus Titan für Sportwagen. 

Das NeoMill-XPTK-Fräserprogramm für die Titanbearbeitung kann der Anwender mit komplett neu entwickelten Wendeschneidplatten bestücken. - Bild: Mapal
Das Neo­Mill-XPTK-Frä­ser­pro­gramm für die Titan­be­ar­bei­tung kann der Anwen­der mit kom­plett neu ent­wi­ckel­ten Wen­de­schneid­plat­ten bestü­cken. – Bild: Mapal

Neo­Mill XPKT ist der Name einer gan­zen Fami­lie von Werk­zeu­gen mit Wen­de­schneid­plat­ten für die Titan­be­ar­bei­tung. Sie umfasst Wal­zen­stirn­frä­ser als Auf­steck- und Schaft­va­ri­an­te sowie zudem auch Eck­frä­ser im Stan­dard­port­fo­lio. Die Topo­gra­phie der Wen­de­schneid­plat­te hat Mapal dar­über hin­aus von Grund auf neu ent­wi­ckelt. So sol­len sie die Spä­ne opti­mal for­men und zudem auch abfüh­ren. Ein eben­falls neu­es Schneid­stoff­kon­zept mini­miert den Ver­schleiß und ver­hin­dert außer­dem ein Ankle­ben des Titans. Die ver­füg­ba­ren Ecken­ra­di­en von 0,8, 2, 3 und 4 mm sind auf Struk­tur­bau­tei­le in der Aero­space­in­dus­trie abge­stimmt. Um Gewicht ein­zu­spa­ren, frä­sen die Anwen­der hier vie­le Taschen, deren End­kon­tur sie schon beim Vor­schrup­pen mög­lichst gut errei­chen wol­len. In der Fer­ti­gung von Leit­werk­struk­tu­ren wer­den etwa 90 Pro­zent des Mate­ri­als abgetragen.

Neo­Mill XPKT hat Wen­de­schneid­plat­ten­frä­ser mit Biss

Die Wen­de­schneid­plat­ten bie­tet Mapal mit zwei ver­schie­de­nen Sub­stra­ten an. Eine Sor­te ist tem­pe­ra­tur­fes­ter und erlaubt so höhe­re Schnitt­ge­schwin­dig­kei­ten und dar­über hin­aus die Bear­bei­tung höher ver­gü­te­ten Titan­ma­te­ri­als. Erreicht wer­den Schnitt­ge­schwin­dig­kei­ten bis 50 m/min. Für die Hoch­tech­no­lo­gie­schnei­den hat Mapal auch den Werk­zeug­kör­per neu ent­wi­ckelt. Mit flie­ßen­den For­men beför­dern die Span­nu­ten den Span aus der Scher­zo­ne. Das Kühl­mit­tel wird direkt über den Fräs­dorn axi­al zuge­führt. Der gan­ze Frä­ser ist im Prin­zip ein Hohl­kör­per mit einer gro­ßen Kam­mer in der Mit­te, aus der das Kühl­mit­tel zu jeder Schnei­de fließt. Die Kühl­mit­tel­aus­trit­te sind varia­bel gestal­tet. Mit dem Tausch eines Gewin­de­stifts kann der Bedie­ner die Durch­fluss­men­ge für jede ein­zel­ne Schnei­de regu­lie­ren. Die Eck­frä­ser für Titan bie­tet Mapal in Durch­mes­sern von 40 bis 125 mm ab Lager an. Die Wal­zen­stirn­frä­ser sind von Durch­mes­ser 32 bis 80 mm lager­hal­tig. Son­der­ab­mes­sun­gen sind auf Anfra­ge eben­falls erhältlich.


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