Faserverbundwerkstoffe, wie beispielsweise kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK), sind in vielen Branchen, wie dem Flugzeugbau, etabliert. Der Werkstoff ist leicht und gleichzeitig stabil sowie beständig gegenüber Witterung und diversen Medien. Aber er ist auch anspruchsvoll, insbesondere bei der Bearbeitung. In einer Innovationspartnerschaft konnten das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam mit dem Rhenus Lub zeigen, wie die CFK-Bearbeitung mithilfe innovativer Kühlschmierstoffe effizienter werden kann.
„Die Bearbeitung von CFK ist oft zeit- und kostenintensiv, da sie konventionell in trockenem Zustand mithilfe teurer Spezialwerkzeuge und geringen Bearbeitungsgeschwindigkeiten erfolgt“, erklärt Dr. Udo Quotschalla, Leiter Forschung und Entwicklung beim weltweit tätigen Anbieter von Spezialschmierstoffen Rhenus Lub GmbH & Co. KG in Mönchengladbach. Ein weiterer Nachteil der trockenen Bearbeitung: „Die Oberflächenqualität von CFK-Fräskanten oder -Bohrlöchern ist nicht immer optimal, was je nach Bauteil bis zu 20 Prozent Ausschuss bedeuten kann.“
Dass innovative Kühlschmierstoffe (KSS) die CFK-Bearbeitung wesentlich effizienter machen, haben Rhenus Lub und das Institut für Faserbundleichtbau und Adaptronik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in einem gemeinsamen Forschungsprojekt unter Beweis gestellt: Rhenus Lub entwickelte zwei Varianten des KSS – für Standardfaser-Verbundmaterialien sowie für spezielle Verbundmaterialien, zum Beispiel CFK mit Metall – und das DLR sorgte für Produktsicherheit, indem es die Verträglichkeit zwischen CFK-Bauteilen und KSS prüfte.
„Wir sind mit dem DLR seit rund vier Jahren im Rahmen einer strategischen Innovationspartnerschaft verbunden. Wir profitieren sehr von dieser Partnerschaft, da sie es uns ermöglicht, Forschungen anzugehen, die wir ohne diese Zusammenarbeit nicht oder nur mit erheblichem finanziellen Aufwand durchführen könnten. Außerdem haben wir im Laufe unserer Zusammenarbeit sehr viel über die Anforderungen der Luftfahrt gelernt. Das wiederum hilft uns bei zukünftigen Entwicklungen. Unsere Partnerschaft haben wir übrigens im Dezember 2017 um weitere zwei Jahre verlängert.“
„Wir konnten mit unseren inzwischen patentierten Kühlschmierstoffen eine bis zu zehnmal schnellere und qualitativ hochwertigere Bearbeitung von Leichtbauteilen erreichen“, betont Udo Quotschalla. „Das bringt unseren Kunden einen enormen wirtschaftlichen Vorteil.“
„Die strategische Innovationspartnerschaft zwischen DLR und Rhenus Lub zeigt die Vorteile der Zusammenarbeit von KMU und Forschungseinrichtung. Die wissenschaftliche Expertise und exzellente Laborausstattung des DLR stellen die Basis für erfolgreiche und innovative Kooperationen mit Unternehmen dar. Das DLR-Technologiemarketing bietet die Plattform, um gemeinsam an Zukunftsanwendungen zu arbeiten und durch Unternehmen in den Markt einzuführen. In diesem Projekt konnten wir die Effizienz von Kühlschmierstoffen zur Bearbeitung von CFK aufzeigen. Mithilfe der entwickelten Kühlschmierstoffe bleiben die hervorragenden werkstofflichen Eigenschaften erhalten und die hohen Qualitätsansprüche an das Material können erfüllt werden.“
Förderung
Die Entwicklungsphase des Kühlschmierstoffes wurde im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) über zwei Jahre (2015 bis 2017) gefördert. Kooperationspartner war die Westsächsische Hochschule Zwickau, die produktionsnahe Eignungstests durchführte.
