Optimale Rahmenbedingungen bei der CFK-Zerspanung

Piekenbrink Composites und CERATIZIT machen saubere Schnitte Gut lief es für die Piekenbrink Composites GmbH in Laupheim: Die Experten für faserverstärkte Kunststoffe hatten sich als gefragte Partner der Luftfahrt-, Automobil- und Maschinenbaubranche etabliert. Doch da geht noch mehr, dachte sich Brillenträger Björn Piekenbrink – und bewies sowohl Händchen als auch Durchblick, wozu CFK noch so zu gebrauchen ist. Die Werkzeugspezialisten von CERATIZIT sorgten mit ihren MonsterMill FRP-Fräsern im wahrsten Sinne für die passenden Rahmenbedingungen.

Faserverstärkte Werkstoffe sind aus der Luft- und Raumfahrt ebenso wenig wegzudenken wie aus dem Automobil- und Maschinenbau. Doch so attraktiv das Material wegen seiner Eigenschaften ist, so anspruchsvoll ist es bei der Verarbeitung. Für Experten wie die Piekenbrink Composites GmbH aus dem schwäbischen Laupheim gar kein Problem: 1979 gegründet vom Vater, haben die Söhne Olaf und Björn Piekenbrink das Unternehmen zur festen Größe bei den renommierten Flugzeugbauern, Automobilherstellern und Maschinenbauern werden lassen. Denn wo andere Composite-Firmen aufhören, geht es in Laupheim erst richtig los. „Die meisten bringen entweder faserverstärkte Werkstoffe in Form, um sie dann weiterverarbeiten zu lassen. Oder die anderen Firmen sorgen für das Bohren und Fräsen im Nachgang. Wir machen einfach beides, vom Werkzeugbau über den Modellbau bis zum fertigen Bauteil in Klein- und Großserien. Außerdem bauen wir Fertigungshilfsmittel, damit unsere Kunden schneller und reproduzierbarer ihre Carbonteile herstellen können“, erläutern die beiden Firmeninhaber Olaf und Björn Piekenbrink.

Der MonsterMill FRP von CERATIZIT in seinem Element: CFK und GFK bezwingt der diamantbeschichtete Fräser mit sauberen Schnitten und langen Standzeiten.

Ideen, die aus dem Rahmen fallen

Was passiert, wenn man tagein tagaus mit Carbon zu tun hat? „Da kommt man zwangsläufig auf Ideen, was man noch alles aus diesem Material machen kann. Als ich vor einigen Jahren Brillenträger wurde, wollte ich mir kurzerhand selbst ein Gestell aus CFK fertigen!“, erinnert sich Björn Piekenbrink. Doch sein Optiker riet ihm davon ab, das sei gar nicht so einfach. „Und so legte ich das Thema erst mal zur Seite, weil ich dann doch den Aufwand für eine einzige Brille scheute. Meine Frau war dagegen hartnäckiger und fand in Friedrichs‘ Spectacles einen Hersteller, der bereits Brillen aus diesem Werkstoff anbot“. Und so kam Björn Piekenbrink doch zu seiner Carbonbrille.

Das war jedoch nicht der letzte Kontakt zu David Friedrichs, dem Gründer von Friedrichs‘ Spectacles. Der sprach die Piekenbrink Composites nämlich an, ob sie nicht für ihn die Brillen herstellen wollten. „Er kümmert sich um das Design und den Vertrieb, wir fertigen die unterschiedlichen Modelle. Als ich das hörte, war ich natürlich voll in meinem Element: Vom Brillendesign habe ich keine Ahnung, um den Vertrieb wollte ich mich nicht kümmern, aber die Gestelle umzusetzen – das war mein Ding“, begeistert sich Björn Piekenbrink. Und so begann der Einstieg in ein neues Produktfeld, allerdings nicht ohne Herausforderungen.

Von der Arbeitsvorrichtung über das Herstellen der verschiedenfarbigen CFK-Laminate bis hin zur Bearbeitung kommt bei Piekenbrink alles aus einer Hand.

CFK/GFK: leicht macht’s schwer

Am schwierigsten gestalteten sich die feinen Schlitze in den Seitenbügeln, in die ein Titanscharnier eingebracht werden musste. Da lag der Weg nahe, direkt beim Werkzeughersteller nachzufragen, welches denn die kleinsten Durchmesser bei CFK-Fräsern sind. Die Zusammenarbeit mit CERATIZIT besteht schon seit 2015 und intensivierte sich, als der CNC-Einsatz bei der Piekenbrink Composite stetig zunahm. „Da wurden vermehrt Löcher gebohrt, aber auch meterweise die Bauteile gefräst. Zu dem Zeitpunkt gab es jedoch kaum Werkzeuge am Markt, die zum einen unseren hohen Qualitätsstandards entsprachen, zum anderen akzeptable Standzeiten boten. Doch mit den Werkzeugen von CERATIZIT kam sozusagen die Wende“, erläutert Björn Piekenbrink.

Entscheidend bei der Bearbeitung von CFK/GFK sind die Schnittkanten. „Beim Fräsen darf nichts delaminieren, demnach müssen die Fasern richtig geschnitten werden. Dazu braucht es sehr scharfe Werkzeuge, die aber gleichzeitig vernünftige Standzeiten mitbringen müssen. Dazu haben wir unseren MonsterMill FRP entwickelt“, hakt Lucas Wolf, Außendienstmitarbeiter bei CERATIZIT und zuständig für die Firma Piekenbrink, ein. Da die Werkstoffe sehr abrasiv sind, helfen unbeschichtete Werkzeuge gar nicht weiter, aber es kommt auch auf eine angepasste Schneidkantenpräparation an. Abhilfe schaffen in solchen Fällen spezielle Diamantbeschichtungen, die sich sehr dünn zwischen 9 und 12 µm abscheiden lassen, damit die Schneidkanten nicht unnötig verrundet werden. „Wir müssen dabei immer den Spagat schaffen zwischen Beschichtung, Schneidkante, Standzeit und Schnittbild“, ergänzt Lucas Wolf.

MonsterMill FRP: leichtes Spiel mit harten Fasern

Um die Brillengestelle herzustellen, kamen zwei Größen des MonsterMill FRP zum Einsatz: 6 mm Durchmesser aus dem Standardprogramm zum Fräsen und Besäumen sowie eine Sondergröße mit 3 mm. Zur Befräsung der Bügel wurde zudem noch ein 1,0 mm MonsterMill-Fräser verwendet. Marcel Klose, Leiter der Zerspanung bei der Piekenbrink Composite GmbH, ist begeistert: „Seit wir die MonsterMill FRP mit der neuen Diamantbeschichtung nutzen, haben wir fast doppelt so hohe Standzeit wie vorher – und der Schnitt ist tiptop! Der Vorteil von einem so guten Schnittbild? Ganz klar, dass ich im Finish weniger Nacharbeit habe. Da wir in der Bearbeitung eine saubere und scharfe Kante bekommen, muss nur noch leicht entgratet werden – und fertig!“ Ein nicht zu unterschätzender Faktor, besonders bei derart filigranen Bauteilen wie dem Carbon-Brillengestell.

Werkzeugnachschub 24/7

Zwar glänzen die MonsterMill FRP-Fräser mit hervorragenden Standzeiten, und doch muss stets für optimalen Nachschub – auch bei den anderen eingesetzten Werkzeugen – gesorgt sein. Dazu setzt Piekenbrink Composites den ToolOMat 840 von CERATIZIT ein. Dieses Werkzeugbeschaffungssystem für bis zu 840 verschiedene Produkte dient als Hightech-Konsignationslager mit IT-Anbindung. „Jeder Mitarbeiter in den Abteilungen hat seinen Chip, mit dem er sich in der Früh- oder Spätschicht selbst seine Werkzeuge ‚ziehen‘ kann. Was uns das in Sachen Lagerhaltung einspart, ist enorm. Und wir müssen uns um nichts kümmern: Nachschub ist immer da und bezahlt wird erst dann, wenn das Werkzeug auch im Einsatz ist!“, betont Marcel Klose. Denn dank täglicher Disposition der Werkzeuge und dem Befüllservice von CERATIZIT ist der ToolOMat stets optimal gefüllt und sämtliche Werkzeuge sind verfügbar, wenn sie gebraucht werden.

Auch in Sachen Beratung und Service sind Björn Piekenbrink und Marcel Klose sehr zufrieden: „Wann immer wir eine Frage haben oder wir mal etwas Neues ausprobieren möchten, steht uns Lucas Wolf zur Seite. Im Gegenzug testen wir auch das ein oder andere Werkzeuge von CERATIZIT und nehmen es ordentlich in Gebrauch – mit unserem ehrlichen Feedback, wie es sich im harten Zerspaneralltag schlägt!“

Mit der Fertigung von hochwertigen Carbonbrillen hat sich die Piekenbrink Composites GmbH ein neues Arbeitsfeld eröffnet.