Thema: Schleifkörper aus Carbon, respektive Schleifscheiben mit einem kohlefaserverstärkten Grundkörper in der Produktion zum Einsatz

Geht es um optimale Oberflächen und höchste Präzision, führt kein Weg am Schleifprozess vorbei. Neben den Grundkörpern aus Stahl hat sich eine neue Entwicklung in den letzten Jahren abgezeichnet: Mehr und mehr kommen Schleifkörper aus Carbon, respektive Schleifscheiben mit einem kohlefaserverstärkten Grundkörper in der Produktion zum Einsatz.

Handelt es sich dabei um einen Trend, der sich langfristig durchsetzen wird?

Ist die Wirtschaftlichkeit trotz des höheren Preises dennoch gegeben?

Thomas Hofmann | Asahi Diamond Industrial Germany GmbH

Aus unserer Erfahrung gibt es heute einige Anwendungen, bei denen der Einsatz von Leichtbau- Grundkörpern sinnvoll ist. Als Beispiel möchte ich das Schleifen von Kurbelwellen mit Schleifscheibendurchmessern von 950 mm und einer Breite von 50 mm nennen. Diese Schleifscheibe wiegt in einer Ausführung aus Stahl über 200kg. Eine Schleifscheibe in Leichtbauweise wiegt 120 kg. Die ist nicht nur bei der Montage der Schleifscheibe entscheidend, sondern ebenso bei der Belastung der Spindel. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Schwingungsvermeidung bzw. -dämpfung. Eine erhebliche Erhöhung des Abrichtintervalls (in einem konkreten Fall eine Verdreifachung) sind auch auf den Grundkörper zurückzuführen. Wir, Asahi Diamond, setzen jedoch nicht immer Carbonfasern ein. Leichtbauweise kann bei einfacheren Anwendungen auch aus anderen natürlichen oder Kunstfasern ausgeführt werden, um Kosten zu reduzieren.

Jörg Rucker | Saint-Gobain Abrasives

Die Vorteile des Hightechwerkstoffs CFK von niedrigem Gewicht bei sehr hoher Festigkeit sowie das Steuern der Material-Eigenschaften bereits in der CFK-Herstellung macht sich Saint-Gobain Abrasives zur Fertigung von Schleifwerkzeugen zu Nutze. Einen wichtigen Trend für CFK-Grundkörper sehen wir insbesondere in der Entwicklung großer Schleifwerkzeuge bzw. Mehrspurscheiben, mit denen simultan mehrere und große Oberflächen mit hohen Schnittgeschwindigkeiten bearbeitet werden können. Während der Herstellung sind wir jetzt nicht nur in der Lage, die Schleifeigenschaften der Werkzeuge – etwa zur Bearbeitung von Motor- und Getriebekomponenten – an die kundenspezifische Applikation optimal anzupassen, sondern auch den CFK-Grundkörper. Ein zweiter Trend ist die einfachere Handhabung und die dadurch geringeren Scheibenwechselzeiten, besonders bei großen Werkzeugen. Unterm Strich verschaffen die neuen CFK-Werkzeuge – trotz höherer Anschaffungskosten – dem Anwender ein Plus an Produktivität, Fertigungsqualität und Wirtschaftlichkeit.

Maximilian Riedesel | Bärhausen GmbH & Co. KG

Das ist nicht so einfach, wie es aussieht. Auf der einen Seite gibt es Anwendungen, die unbedingt einen CFK-Körper benötigen, auf der anderen Seite gibt es Anwendungen, die mit Stahl-, Aluminium- oder Bakelit-Grundkörper ebenso durchgeführt werden könnten. CFK-Körper sind grundsätzlich leichter und haben trotzdem eine sehr hohe Festigkeit gegenüber Stahlkörpern. Bei sehr großen Schleifscheiben wird somit die Spindel weniger beansprucht und somit wird auch weniger Energie benötigt. Bei Grundkörpern deren Masse kleiner ist und wo ein Dämpfungseffekt des Carbon-Körpers das Schleifen unterstützen soll, kann aber ebenso ein Aluminium-Grundkörper oder ein Bakelit-Grundkörper eingesetzt werden. Final kommt es immer auf den einzelnen Prozess an, ob ein Carbon-Grundkörper nötig und vor allem ob er für diesen Prozess wirtschaftlich vertretbar ist. Daher denke ich nicht, dass diese Körper aus Verbundwerkstoffen zum Standard in der Schleiftechnik werden, jedoch haben sie bei einigen Anwendungen Ihre Berechtigung.

Jost Riedel | Krebs & Riedel Schleifscheibenfabrik GmbH & Co. KG

Krebs & Riedel bietet mit HI-COMP eine neue Grundkörpervariante für CBN- und Diamantschleifkörper. Der Anteil an Carbonfaser garantiert höchste Festigkeit bei geringstem Gewicht. HI-COMP ist um bis zu 75% leichter als ein vergleichbarer Stahlgrundkörper. Neben einfachem Handling bei der Montage wird eine hohe Laufruhe erreicht. Somit ist die Belastung der Schleifspindel geringer. HI-COMP bietet ein deutlich besseres Dämpfungsverhalten als konventionelle Grundkörper. Dies wird u.a. bei Schnittunterbrechungen und bei Schleifprozessen mit sich verändernden Kontaktbedingungen deutlich. Außerdem werden die Carbon-Grundkörper häufig bei der Bearbeitung von kleinen, filigranen Bauteilen eingesetzt. Das Schleifverhalten ist harmonischer und führt zu verbesserten Oberflächenqualitäten. Mit HI-COMP kann eine Steigerung der Produktivität durch erhöhte Abtragsleistung bei verbesserter Standzeit realisiert werden. Dank der Wiederbelegbarkeit der Grundkörper wird auch eine gute Wirtschaftlichkeit erreicht, trotz des höheren Materialpreises. Daher handelt sich es nicht nur um einen kurzfristigen Gedanken, sondern um einen Trend, der sich auch langfristig durchsetzen wird.

Martin Gerhardt | Günter Effgen GmbH

Die grundsätzlichen Anforderungen an Grundkörperwerkstoffe sind eine hohe Wärmeleitfähigkeit und mechanische Festigkeit, sowie eine gute Schwingungsdämpfung. Grundkörper aus kohlefaserverstärkten Materialien besitzen ein ausgezeichnetes Verhältnis aus Gewicht und Festigkeit bei guter Schwingungsdämpfung. Beim Einsatz führt das geringe Gewicht solcher Grundkörper zu einer niedrigen Spindelbelastung und Leistungsaufnahme während der Spindelbeschleunigung. Gleichzeitig sinkt die körperliche Belastung des Bedieners beim Einrichten der Maschine. Demgegenüber stehen der hohe Preis sowie die anisotropen Eigenschaften des Grundkörpers. Es gilt daher, den Nutzen eines solchen Grundkörpers immer einzelfallbezogen abzuwägen. Auf lange Sicht können sich kohlefaserverstärkte Grundkörper daher nur durchsetzen, wenn ihre Kosten auf das Niveau herkömmlicher Grundkörperwerkstoffe sinken. Einen wirtschaftlichen Vorteil bei Einsatz kohlefaserverstärkter Grundkörper konnten wir in der Praxis bisher nicht pauschal feststellen.a

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