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Mapal: Neue Werk­zeu­ge zur Titanbearbeitung

Die neue Werk­zeu­ge von Mapal zur Titan­be­ar­bei­tung kom­men in vie­len Anwen­dungs­fel­dern zum Ein­satz. Die Medi­zin­tech­nik bei­spiels­wei­se ver­wen­det den Werk­stoff wegen sei­ner Fes­tig­keit und Ver­träg­lich­keit mit mensch­li­chem Gewe­be für Implan­ta­te. Die Auto­mo­bil­her­stel­ler rea­li­sie­ren mit Titan leis­tungs­star­ke Sport­wa­gen. Aus Titan gear­bei­te­te Schau­feln gro­ßer Gas­tur­bi­nen neh­men enor­me Kräf­te auf. Die Flug­zeug­indus­trie stellt zuneh­mend hoch bean­spruch­te Bau­tei­le aus Titan her. Mapal will nun das Boh­ren und Frä­sen des duk­ti­len, hoch­fes­ten Werk­stoffs pro­duk­ti­ver gestal­ten und zudem die Kos­ten senken.

Bis­her war Mapal bei der Titan­be­ar­bei­tung an Flug­zeug­bau­tei­len vor allem mit anwen­der­spe­zi­fi­schen Son­der­werk­zeu­gen in der Mon­ta­ge bekannt. Sie wer­den von allen gro­ßen Her­stel­lern sowohl in der Vor­mon­ta­ge von Bau­grup­pen als auch in den gro­ßen End­mon­ta­ge­li­ni­en eingesetzt.

Im Fokus
Pro­zes­se auf den Prüf­stand
Unter mas­si­vem Kos­ten­druck auf­grund der Coro­na-Kri­se ver­ab­schie­den sich Flug­zeug­her­stel­ler und Zulie­fe­rer jetzt von der Vor­ga­be, ein­mal qua­li­fi­zier­te Pro­zes­se auf sehr lan­ge Sicht nicht mehr zu ver­än­dern. Aus Sicher­heits­grün­den waren Bau­mus­ter und auch die mecha­ni­sche Bear­bei­tung der Tei­le vor­her über einen lan­gen Zeit­raum nicht mehr ange­tas­tet wor­den. Vie­le Pro­zes­se sind damit aus heu­ti­ger Sicht höchst inef­fi­zi­ent gewor­den. Teil­wei­se wer­den zur Fer­ti­gung von Bau­tei­len noch HSS-Werk­zeu­ge aus den 1980er-Jah­ren ver­wen­det. Und auch die Titan­be­ar­bei­tung muss auf den Prüfstand.

Mapal will nun mit sehr effi­zi­en­ten Lösun­gen auch ver­stärkt in die Tei­le­fer­ti­gung der Luft­fahrt­in­dus­trie ein­stei­gen. Das Poten­zi­al in die­sem Markt ist für den Her­stel­ler enorm, denn Alle Her­stel­ler wol­len jetzt Kos­ten spa­ren, und dafür sind wir die Spe­zia­lis­ten. Wenn es um mehr Effi­zi­enz, Pro­zess­ver­ständ­nis oder auch um Kom­bi­na­ti­ons­werk­zeu­ge geht, dann ist das unse­re Welt.“

Dazu pas­sen anspruchs­vol­le Bear­bei­tun­gen für Bau­tei­le, die Mapal im Blick hat. Schar­nie­re etwa wer­den an ganz ver­schie­de­nen Stel­len des Flug­zeugs gebraucht, zum Bei­spiel für Türen, Fracht­to­re, Fahr­werks­de­ckel, Klap­pen oder Leit­werk. Ihre Bear­bei­tung ähnelt jener für eine Nocken­wel­len­la­ger­gas­se beim Auto­mo­tor. Die ein­ge­setz­ten Werk­zeu­ge sind bis zu einem Meter lang und erzeu­gen H7-Genau­ig­keit. Die Anzahl der Titan­bau­tei­le in einem Flug­zeug wird sich wei­ter erhö­hen. In ihren neue­ren Typen set­zen Boe­ing und Air­bus mehr CFK ein, wes­halb die angren­zen­den Struk­tur­bau­tei­le wie auch Nie­ten auf­grund der elek­tro­che­mi­schen Span­nungs­rei­he nicht mehr aus Alu­mi­ni­um aus­ge­führt wer­den dürfen.

Vie­le PS sicher auf die Stra­ße gebracht

Was im Flug­zeug­bau gut ist, wird auch in der Pro­duk­ti­on von Sport­wa­gen und erst recht von Super­sport­wa­gen ger­ne ein­ge­setzt: Titan an den ent­schei­den­den Stel­len. Für Quer­len­ker, Brems­sät­tel oder Chas­sis­tei­le, die hohen Belas­tun­gen aus­ge­setzt sind, ver­wen­det die Indus­trie hoch­fes­te Tit­an­le­gie­run­gen. Hier geht es oft um Pass­boh­run­gen, die Tei­le ver­bin­den, wie etwa den Quer­len­ker mit der Karosserie.

Aus­gangs­ma­te­ri­al sind meist end­kon­tur­na­he Schmie­de­tei­le, an denen noch Semi­sch­rupp- oder Finish­be­ar­bei­tun­gen erfor­der­lich sind, um die Außen­kon­tur her­zu­stel­len und die Pass­la­ger auf­zu­boh­ren und zu rei­ben. Wie im Flug­zeug­bau wer­den auch die Brems­sät­tel der auto­mo­bi­len Boli­den meist aus dem Vol­len gefräst. Bau­tei­le und Werk­zeu­ge sind hier klei­ner, die ver­lang­ten Tole­ran­zen lie­gen aber im glei­chen Bereich.

Lan­ge Lebens­dau­er für die zwei­te Hüfte

Maß­ge­nau­ig­keit ist auch im Medi­zin­markt ver­langt, wo es zudem auf hohe Ober­flä­chen­gü­te ankommt. Hüft­pro­the­sen etwa benö­ti­gen auf der einen Sei­te eine defi­nier­te Ober­flä­chen­rau­heit, um das Ein­wach­sen in den Kno­chen zu begüns­ti­gen, und auf der Sei­te der 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 Titan auch für exter­ne Pro­the­sen Ver­wen­dung, wo der Werk­stoff vor allem für die beweg­li­chen Tei­le künst­li­cher Glied­ma­ße ein­ge­setzt wird.

Drei neue Titan-Werk­zeu­ge von 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, ange­fan­gen bei klei­nen Grö­ßen ab 3 mm, wie sie oft in der Medi­zin­tech­nik ver­langt wer­den, über die mitt­le­ren Grö­ßen für Sport­wa­gen­kom­po­nen­ten bis hin zu den gro­ßen Werk­zeu­gen für den Flug­zeug­bau und die Ener­gie­tech­nik. In Tests hat Mapal für sei­ne Werk­zeu­ge gegen­über Mit­be­wer­bern 25 bis 35 Pro­zent höhe­re Stand­zei­ten ermittelt.

MEGA-Speed-Drill-Titan: kos­ten­ef­fi­zi­ent und produktiv

Der Fokus bei Ent­wick­lung des MEGA-Speed-Drill-Titan lag auf Kos­ten­ef­fi­zi­enz mit mög­lichst hoher Pro­duk­ti­vi­tät. „Unser Ziel war es, einen Voll­hart­me­tall­boh­rer zu ent­wi­ckeln, der in Titan­werk­stof­fen einen sehr hohen Vor­schub fah­ren kann und damit sehr nied­ri­ge Zyklus­kos­ten bringt“, erläu­tert Jens Ilg. Im Gegen­satz zu den Mon­ta­ge­be­rei­chen im Flug­zeug­bau, wo ange­sichts der schon fer­ti­gen Bau­grup­pen kein Kühl­schmier­stoff oder nur gerin­ge Men­gen MMS ver­wen­det wer­den dür­fen, ist in der Tei­le­fer­ti­gung auf Bear­bei­tungs­zen­tren der Ein­satz von KSS mög­lich, um Titan effi­zi­ent zu zerspanen.

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

Opti­Mill-Titan-HPC: Viel­sei­tig schrup­pen und schlichten

Der Schrupp-Schlicht-Frä­ser Opti­Mill-Titan-HPC ist ein viel­sei­tig ein­satz­ba­res Werk­zeug. Es ist auch für klei­ne­re Fer­ti­ger inter­es­sant, die nicht für jede Bear­bei­tung einen ein­zel­nen Frä­ser vor­hal­ten wol­len. Das Voll­hart­me­tall­werk­zeug kann sowohl Schrupp­be­ar­bei­tun­gen aus­füh­ren als auch für einen Finish-Schnitt ein­ge­setzt wer­den. Die gera­de Schneid­kan­te erzeugt sau­be­re Ober­flä­chen und erlaubt das Schlich­ten bis zu einer Arbeits­tie­fe von 2xD. In Ver­bin­dung mit dem Mapal Mill Chuck ist eine idea­le 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, um einen ruhi­gen Lauf zu bekom­men. Die sili­zi­um­hal­ti­ge Beschich­tung erweist sich als sehr hit­ze­be­stän­dig, wirkt der Adhä­si­ons­nei­gung ent­ge­gen und gewähr­leis­tet somit einen opti­ma­len Spanabtransport.

Der Opti­Mill-Titan-HPC ist die ers­te Wahl zur Fer­ti­gung von Brems­sät­teln aus Titan für Sport­wa­gen. Bei Pilot­kun­den setzt Mapal das Werk­zeug auch erfolg­reich in der Fer­ti­gung ganz diver­ser Bau­tei­le ein. Rotor­kopf, Tür­rah­men, Klap­pen sowie Struk­tur­bau­tei­le für Sei­ten­leit­wer­ke sind nur eini­ge davon.

Neo­Mill XPKT: Wen­de­schneid­plat­ten­frä­ser mit Biss

Neo­Mill XPKT ist der Über­be­griff einer gan­zen Fami­lie von Werk­zeu­gen mit Wen­de­schneid­plat­ten für die Titan­be­ar­bei­tung: Wal­zen­stirn­frä­ser als Auf­steck- und Schaft­va­ri­an­te sowie Eck­frä­ser zäh­len zu Stan­dard Port­fo­lio. Die Topo­gra­phie der Wen­de­schneid­plat­te hat Mapal von Grund auf neu ent­wi­ckelt, um die Spä­ne opti­mal zu for­men und abzu­füh­ren. Ein eben­falls neu­es Schneid­stoff­kon­zept mini­miert den Ver­schleiß und ver­hin­dert ein Ankle­ben des Titans. Die ver­füg­ba­ren Ecken­ra­di­en von 0,8 mm, 2 mm, 3 mm und 4 mm sind auf Struk­tur­bau­tei­le in der Aero­space­in­dus­trie abge­stimmt. Um Gewicht ein­zu­spa­ren, wer­den hier vie­le Taschen gefräst, deren End­kon­tur durch das Vor­schrup­pen schon mög­lichst gut erreicht wer­den soll. In der Fer­ti­gung von Leit­werk­struk­tu­ren wer­den etwa 90 Pro­zent des Mate­ri­als abgetragen.

Die Wen­de­schneid­plat­ten bie­tet Mapal mit zwei ver­schie­de­nen Sub­stra­ten an. Eine Sor­te ist tem­pe­ra­tur­fes­ter und erlaubt so höhe­re Schnitt­ge­schwin­dig­kei­ten und die Bear­bei­tung höher ver­gü­te­ten Titan­ma­te­ri­als. Erreicht wer­den Schnitt­ge­schwin­dig­kei­ten bis 50 m/min. Für die Hoch­tech­no­lo­gie­schnei­den wur­de auch der 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 trans­por­tiert wird. Die Kühl­mit­tel­aus­trit­te sind varia­bel gestal­tet, durch Tau­schen eines Gewin­de­stifts kann der Bedie­ner die Durch­fluss­men­ge für jede ein­zel­ne Schnei­de regulieren.

Die Eck­frä­ser für Titan bie­tet Mapal in Durch­mes­sern von 40 mm bis 125 mm ab Lager an. Die Wal­zen­stirn­frä­ser sind von Durch­mes­ser 32 mm bis 80 mm lager­hal­tig. Son­der­ab­mes­sun­gen sind auf Anfra­ge eben­falls erhältlich.

Bild­ma­te­ri­al:

Bild 1:    Kos­ten­ef­fi­zi­enz mit mög­lichst hoher Pro­duk­ti­vi­tät – der neue MEGA-Speed-Drill-Titan von Mapal.

Bild 2:    Hohe Schnitt­wer­te und durch­dach­te Wär­me­ab­fuhr kenn­zeich­nen die neu­en Fräs­werk­zeu­ge von Mapal für die Titanbearbeitung.

Bild 3:    Der neue Voll­hart­me­tall­frä­ser Opti­Mill-Titan-HPC führt sowohl Schrupp­be­ar­bei­tun­gen als auch Finish-Schnit­te in Titan pro­zess­si­cher aus.

Bild 4:    Das Neo­Mill XPTK Frä­ser­pro­gramm für die Titan­be­ar­bei­tung mit kom­plett neu ent­wi­ckel­ten Wendeschneidplatten.