Die JP Performance Titanfelge ist ein weltweit einzigartiges Projekt. Für den legendären Jaguar E-Type wurde eine Felge aus Titan Grade 5 gefertigt – ein Werkstoff, der sonst in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt wird. Vom 400 kg Rohblock bis zur fertigen Felge von 18 kg vergingen über 160 Stunden Bearbeitungszeit. Initiiert wurde das Vorhaben von der Ladermanufaktur GmbH gemeinsam mit JP Performance. Wir waren als Werkzeugpartner direkt involviert und haben mit unseren Titan-Hochleistungsfräsern die Fertigung entscheidend ermöglicht.

Material & Ausgangspunkt: Titan Grade 5

Der Weg zur JP Performance Titanfelge beginnt mit einem massiven Titanblock von 400 kg. Titan Grade 5 überzeugt durch hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und geringe Wärmeleitfähigkeit. Diese Materialeigenschaften machen die Bearbeitung besonders anspruchsvoll. Ohne die speziell für Titan entwickelten Fräser wäre die Transformation vom Rohblock zur High-End-Felge nicht möglich gewesen. Unsere Werkzeuge sorgten für maximale Stabilität, Prozesssicherheit und Präzision.

Fertigung & Bearbeitung: 160 Stunden High-End-Zerspanung

Die Fertigung der Titanfelge ist ein Paradebeispiel für High-End-Zerspanung. Jede Felge entsteht in über 160 Stunden Bearbeitungszeit aus einem 400 kg-Titanblock. Zum Einsatz kamen:

• 5-Achs-Fräsen, inklusive Simultanbearbeitung
• CAM-Software: SolidCAM mit Strategien wie iMachining 2D/3D
• Bearbeitungsmethoden: Hochgeschwindigkeitsbearbeitung

Unsere Titan-Fräser wurden gezielt für diese Extrembedingungen entwickelt und ermöglichten die präzise Bearbeitung der komplexen Geometrien. Die Werkzeuglängen bis zu 400 mm stellten besondere Anforderungen an Stabilität und Schwingungsdämpfung.

Design & Ästhetik der Titanfelge

Das Design der Felge ist turbinenartig, mit tief ausgearbeiteten Speichen und klar definierten Konturen. Es verbindet die klassische Eleganz des Jaguar E-Type mit modernster High-End-Fertigung. Jede Kontur wurde präzise auf die Fähigkeiten unserer Werkzeuge und die Bearbeitungsstrategie abgestimmt. So entstehen technische Perfektion und Ästhetik in einem Einzelstück.

Technische Herausforderungen bei der Titanbearbeitung

Titan gilt als besonders anspruchsvoller Werkstoff in der Zerspanung. Die tiefen Taschen und langen Fräser (bis 400 mm) erzeugen Schwingungsrisiken und Stabilitätsprobleme. Die hohe Festigkeit und geringe Wärmeleitfähigkeit erhöhen die Gefahr von Werkzeugbruch und Materialüberhitzung. Zudem muss der enorme Materialabtrag vom 400 kg Rohblock auf 18 kg Endgewicht präzise gesteuert werden.

Unsere Lösung bestand in optimierten Werkzeugwegen, adaptiven Schnittparametern und kontinuierlicher Prozessbegleitung. Jede Entscheidung basierte auf unserem direkten Know-how im Fertigungsprozess.

Quelle: DMG MORI / YouTube, Video „JP Performance x DMG MORI Teaser: Machining a Complete Titanium Rim“, https://www.youtube.com/watch?v=vRAN-JgLzEs

Projektfakten auf einen Blick

• Material: 400 kg Titan Grade 5
• Bearbeitungszeit: >160 Stunden pro Felge
• Maschine: DMG MORI DMU 85 H monoBLOCK
• Abmessungen: Ø 560 mm x 371 mm
• Partner: HAM Präzision, DMG MORI, SolidCAM, Ladermanufaktur GmbH, AVANTEC Zerspantechnik, Rosswag Engineering

Fazit: High-End-Felge von JP Performance

Die Titanfelge von JP Performance ist ein weltweit einzigartiges Einzelstück. Unsere Werkzeuge und unser Know-how waren entscheidend für die Umsetzung. Das Projekt vereint High-End-Zerspanung, Materialkompetenz und Design auf höchstem Niveau.

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Drehen, Fräsen, Bohren, Reiben, Gewinden, Messen – und das alles in einem einzigen durchgängigen Prozess. Klingt nach Zukunft, ist aber längst gelebte Realität in modernen Fertigungsbetrieben. Die Dreh-Fräs-Komplettbearbeitung vereint hochpräzise Bearbeitungsschritte zu einem effizienten Ablauf, der Zeit spart, Fehler reduziert und Prozesse nachhaltig verbessert.

In unserem Workshop haben wir genau das gezeigt. Wie sich CAM-Programmierung, Werkzeugstrategie und Maschinenkonzept zu einer schlüssigen Lösung verbinden. Vom digitalen Modell bis zum fertigen Bauteil. Mit echten Werkstücken, echten Bearbeitungsstrategien und echten Ergebnissen.

In diesem Beitrag nehmen wir Sie mit in die Praxis. Sie erfahren, wie wir komplexe Anforderungen in klare Lösungen verwandeln. Und Sie sehen, warum Werkzeugauswahl, CAM-System und Prozessdenken heute mehr denn je über Qualität und Wettbewerbsfähigkeit entscheiden. Willkommen in der Welt der Dreh-Fräs-Komplettbearbeitung. Willkommen in der Drehvolution.

Von früheren Herausforderungen zur heutigen Präzision

Wer sich heute mit moderner Dreh-Fräs-Komplettbearbeitung beschäftigt, sollte verstehen, welche Hürden früher zu nehmen waren. Die Herstellung komplexer Bauteile begann oft mit der Erstellung aufwändiger 2D-Zeichnungen. Jede Linie, jedes Maß musste genau interpretiert werden. Nicht selten entstanden dabei Unklarheiten, die sich in der Produktion zu echten Problemen entwickelten.

Auch die Programmierung erfolgte direkt an der Maschine. Das war nicht nur zeitintensiv, sondern blockierte auch wertvolle Maschinenlaufzeit. Jeder manuelle Eingabefehler konnte zum Stillstand führen. Hinzu kam, dass Werkzeuge häufig nicht zentral verwaltet wurden. Ob ein passendes Werkzeug verfügbar oder überhaupt geeignet war, ließ sich oft erst beim Rüsten klären. Das erste gefertigte Teil diente dabei in vielen Fällen lediglich als Teststück – Ausschuss war fast vorprogrammiert.

Digital gedacht. Effizient gemacht.

Heute sieht das ganz anders aus. Moderne Fertigung beginnt mit einem durchdachten 3D-Modell, beispielsweise im Step- oder SolidWorks-Format. Es wird nicht mehr direkt an der Maschine programmiert, sondern über leistungsstarke CAM-Systeme, die auch Simulationen ermöglichen. Schon vor dem ersten Span lässt sich prüfen, wie sich das Werkzeug im Bauraum verhält, ob es Kollisionen gibt und ob alle Bearbeitungsschritte sauber ineinandergreifen.

Werkzeugdaten, Geometrien und Schnittwerte sind zentral verfügbar. Kunden fordern vermehrt digitale Zwillinge, um ihre eigenen Systeme zu ergänzen, beispielsweise für CAM-Programmierung oder kollisionsfreie Montageplanung. Die Werkzeugverwaltung wird damit integraler Bestandteil eines digitalisierten, durchgängigen Prozesses.

Bei HAM-Präzision leben wir genau das, was wir in unseren Workshops vermitteln. Unser Anspruch ist es, Prozesse nicht nur zu verstehen, sondern konsequent zu optimieren. Fehlervermeidung, maximale Prozesssicherheit und kurze Produktionszeiten stehen bei uns täglich im Fokus. Nach der CAM-Programmierung können wir direkt an die Maschine – ohne Ausschuss, ohne aufwendiges Rüsten, ohne langes Suchen nach dem passenden Werkzeug oder Interpretationsspielraum bei Zeichnungen. Besonders in unserer Einzel- und Kleinserienfertigung ist dieser durchgängige Ablauf ein entscheidender Vorteil.

Die Vorteile sprechen für sich: Maschinenstillstände werden vermieden, Werkzeuge sind zentral verwaltet und jederzeit verfügbar, manuelle Programmierfehler gehören der Vergangenheit an. Es entsteht ein durchgängiger Fertigungsprozess, der höchste Präzision mit beeindruckender Effizienz vereint. Was wir erleben, ist kein langsamer Wandel, sondern eine spürbare Weiterentwicklung in der Zerspanung. Eine neue Denkweise. Eine echte Drehvolution.

Was Drehvolution für uns bedeutet

Drehvolution beschreibt für uns einen ganzheitlichen Ansatz, der weit vor dem ersten Span beginnt – nämlich bei der Auslegung des Werkzeugs. In dieser frühen Phase legen wir den Grundstein für eine präzise, wirtschaftliche und durchgängige Fertigung. Unser Ziel ist es, jeden Prozessschritt so zu gestalten, dass maximale Präzision mit hoher Effizienz einhergeht. Dazu gehört die konsequente Nutzung digitaler Werkzeugdaten und eine durchdachte Prozessplanung von Anfang an.

Die Anforderungen an die Fertigung steigen stetig. Kunden erwarten kürzere Lieferzeiten, konstant hohe Qualität und verlässliche Preise. Gleichzeitig wird qualifiziertes Personal immer knapper. Diesen Herausforderungen begegnen wir mit innovativen Lösungen, die Planung, Produktion und Werkzeugverwaltung eng verzahnen und aufeinander abstimmen.

Komplettbearbeitung als Schlüssel zur Effizienz

Die moderne Dreh-Fräs-Komplettbearbeitung vereint alle Arbeitsschritte – Drehen, Fräsen, Bohren, Gewinden, Entgraten und Messen – in einem einzigen Bearbeitungszentrum. Mit nur einem Umspannen läuft der Prozess durchgängig, unterstützt von automatisierten Be- und Entladesystemen wie Stangen- oder Portalladern für einen reibungslosen Materialfluss.

Ein Blick auf die Zeit zeigt den Fortschritt: Wo früher Modellierung, Zeichnungserstellung, Kontrolle und Programmierung oft mehr als 800 Minuten beanspruchten, sind es heute mit CAM-Programmen und digitalen Werkzeugdaten etwa 500 Minuten. Besonders die manuelle Programmierung und Stillstandszeiten entfallen, was mehrere Stunden Zeit spart.

Diese Effizienz entsteht durch leistungsfähige CAM-Systeme in Kombination mit einer zentralen Werkzeugverwaltung. Werkzeuge sind digital erfasst und jederzeit verfügbar, wodurch Maschinenstillstände minimiert und Fehlerquellen deutlich reduziert werden.

Zusätzliche Herausforderungen und Lösungen

Zusätzlich zur technischen Umsetzung bringt die moderne Fertigung zahlreiche Herausforderungen mit sich, die durch eine durchgängige Dreh-Fräs-Komplettbearbeitung gezielt gelöst werden können. In Bezug auf die Wirtschaftlichkeit zählt heute jede Minute. Die Zeit vom Angebot bis zum fertigen Produkt muss so kurz wie möglich gehalten werden. Gleichzeitig wird weniger Personal eingesetzt, das jedoch mehr Verantwortung und Aufgaben übernehmen muss.

Auch die Wettbewerbsfähigkeit steht unter Druck. Liefertermine müssen eingehalten, Preise kalkulierbar und Prozesse planbar bleiben. Hier unterstützt eine automatisierte Werkzeugverwaltung, denn sie stellt sicher, dass alle Betriebsmittel jederzeit verfügbar sind. Unnötige Maschinenstillstände durch fehlende Werkzeuge lassen sich so vermeiden.

Die Digitalisierung bietet enormes Potenzial, wird jedoch in vielen Unternehmen noch nicht vollständig genutzt. Obwohl Industrie vier punkt null häufig genannt wird, scheitert die vollständige Umsetzung oft an begrenzten finanziellen Ressourcen, am Mangel an Fachkräften oder an der Komplexität der Systeme.

Hinzu kommt der zunehmende Zeitdruck im Tagesgeschäft. Die Lieferzeiten werden kürzer und Änderungen seitens der Kunden erfolgen immer kurzfristiger. Manchmal erreichen uns Anpassungen sogar während der laufenden Produktion. Ohne digitale Modelle und eine präzise CAM-Programmierung wären solche Änderungen kaum mehr realistisch umzusetzen.

Und schließlich steht die Qualität im Fokus. Optische und funktionale Wiederholgenauigkeit ist heute unverzichtbar. Automatisiertes Entgraten stellt sicher, dass jedes gefertigte Teil exakt den gleichen Anforderungen entspricht und in Form sowie Funktion konstant bleibt.

Vom digitalen Modell zum durchgängigen Prozess

Bevor die Späne fliegen, beginnt die Arbeit längst auf dem Bildschirm. Grundlage für eine stabile Dreh-Fräs-Komplettbearbeitung ist ein vollständiges 3D-Modell des Bauteils. Dieses lässt sich schnell und direkt in SolidWorks einbinden und bildet die Basis für die CAM-Programmierung. So können Bearbeitungsstrategien simuliert, geprüft und gezielt angepasst werden, lange bevor das Werkstück das Bearbeitungszentrum erreicht.

Eine Herausforderung zeigt sich jedoch bei Modellen, die nicht auf Mitte der Toleranz ausgelegt sind. Denn das CAM-System setzt genau das um, was das Modell vorgibt. Ob beispielsweise ein Durchmesser zwischen plus null Komma eins und plus null Komma zwei liegt, erkennt es nicht automatisch. Deshalb programmieren wir in solchen Fällen gezielt ein Schleifaufmaß, das zwar optisch in der Simulation als Abweichung erscheint, in der realen Fertigung aber exakt dem Zielmaß entspricht.

Für eine durchgängige und präzise Komplettbearbeitung müssen alle Komponenten aufeinander abgestimmt sein. Die Maschine mit ihrer Kinematik und ihren Kühlfunktionen, die Werkstückspannung, die Werkzeughalterung, die CAM-Strategie, die gewählten Schnittwerte, die Art der Kühlung und natürlich die eingesetzten Werkzeuge selbst. Ob PKD oder Vollhartmetall, ob mit spezieller Schneidengeometrie, Beschichtung oder abgestimmtem Verdrallwinkel – jedes Detail trägt zur Prozesssicherheit und Wiederholgenauigkeit bei. Nur wenn alles zusammenarbeitet, entsteht ein stabiler, reproduzierbarer Fertigungsprozess.

Dreh-Fräs-Komplettbearbeitung im Live-Einsatz

Im Rahmen unseres Workshops wurde genau dieses Zusammenspiel live demonstriert. Im Fokus stand die Komplettbearbeitung eines Grundkörpers für ein PKD-Werkzeug aus Stahl. Vom Zuschnitt über Drehen, Fräsen, Bohren, Reiben und Gewinden bis zum automatischen Entgraten und Messen wurde jeder Schritt direkt vor Ort umgesetzt.

Zum Einsatz kam eine Mazak Integrex i 100H S, ausgestattet mit der Mazatrol Steuerung. Für die Werkstückspannung nutzten wir Greiferbacken an der Hauptspindel sowie speziell ausgedrehte Backen an der Gegenspindel. Die Werkzeugspannung wurde durch Capto C6 in Kombination mit Hydrodehntechnik sichergestellt. Klassische Emulsion sorgte dabei für eine zuverlässige Kühlung.

Ein besonderes Highlight war die integrierte Vermessung im laufenden Bearbeitungsprozess. Der 3D Messtaster TC62 von Blum Novotest kam zum ersten Mal in dieser Konfiguration zum Einsatz. Die Messdaten wurden direkt verarbeitet und zur Korrektur an die Maschine zurückgeführt. Das Ergebnis war ein konstant präzises Bauteil – ohne manuelle Nacharbeit, ohne Zeitverlust.

Die CAM-Programmierung wurde mit SolidCAM umgesetzt. Zum Einsatz kamen unter anderem leistungsfähige Strategien wie iMachining, die eine gleichmäßige Zerspanung bei optimaler Belastung der Schneiden ermöglichen. Die verwendeten Werkzeuge aus unserem Haus waren exakt auf den Werkstoff und die Bearbeitungsaufgabe abgestimmt. Schneidstoff, Schnittwerte, Geometrie und Oberflächentechnologie griffen perfekt ineinander.

Das Resultat war ein funktionaler, maßhaltiger Grundkörper – vollständig gefertigt in einer einzigen Aufspannung. Schnell, sicher und mit höchster Präzision.

Wie dieser Prozess in der Realität aussieht, sehen Sie jetzt im Video. Tauchen Sie ein in die Praxis der modernen Dreh-Fräs-Komplettbearbeitung – präzise, effizient und live.

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Aluminium ist allgegenwärtig. Es begegnet uns in Fahrzeugkarosserien, Flugzeugstrukturen, Maschinenbauteilen, Verpackungen und in vielen industriellen Anwendungen. Die Gründe dafür liegen auf der Hand: Das Material ist leicht, formbar, korrosionsbeständig und überzeugt durch seine ausgezeichnete Leitfähigkeit. Doch genau diese Vielfalt stellt Fertiger vor besondere Herausforderungen. Denn die Aluminium Zerspanung ist alles andere als ein Selbstläufer.

Je nach Legierung, Festigkeit und Gefüge reagiert es sehr unterschiedlich auf Bearbeitungsprozesse. Verkleben der Späne, Aufbauschneidenbildung und ein abrupter Verschleiß der Werkzeuge sind nur einige der typischen Begleiterscheinungen. Die Herausforderungen liegen oft im Detail und der Weg zu einem stabilen, effizienten Prozess ist selten geradlinig. Was dabei den entscheidenden Unterschied macht, zeigt sich erst, wenn man tiefer einsteigt.

Von leicht bis leistungsstark: Was Aluminium für die Zerspanung so attraktiv macht

Aluminium überzeugt als Werkstoff durch eine außergewöhnliche Kombination technischer Eigenschaften, die es für die Zerspanung besonders attraktiv machen. Seine natürliche Oxidschicht schützt zuverlässig vor Korrosion und kann durch Eloxalbehandlungen zusätzlich verstärkt werden – ein klarer Vorteil in aggressiven Umgebungen oder bei hohen Anforderungen an die Oberfläche. Gleichzeitig leitet Aluminium Wärme und Strom sehr effizient: Mit rund 60 Prozent der Wärmeleitfähigkeit von Kupfer und einer elektrischen Leitfähigkeit von etwa 62 Prozent bei nur einem Drittel des Gewichts ist es ideal für leichte, leistungsstarke Bauteile.

Auch optisch und funktional bietet das Material Vorteile. Es reflektiert bis zu 90 Prozent der Wärmestrahlung und 80 Prozent des Lichts, was es prädestiniert für den Einsatz gegen Licht- und Wärmestrahlung in Anwendungen wie Bedachung und Hitzeschilde für Kraftfahrzeuge macht. In puncto Nachhaltigkeit punktet es mit hervorragender Recyclingfähigkeit. Für die Wiederverwertung wird nur ein Bruchteil der Energie benötigt, ohne Einbußen bei Qualität oder Festigkeit. Außerdem erfordert es in der Regel keine zusätzliche Schutzbeschichtung, da bereits einfache Verfahren wie Bürsten oder Kugelstrahlen meist ausreichen. Falls dennoch ein erhöhter Schutz notwendig ist, können ergänzende Oberflächenbehandlungen wie Lacke oder elektrochemische Behandlungen (z. B. Eloxierung) aufgebracht werden.

Leicht, stark, vielseitig – ideale Voraussetzungen für die Zerspanung

Ein entscheidender Faktor für die Aluminiumbearbeitung ist das exzellente Verhältnis von Gewicht zu Festigkeit. Damit eignet sich der Werkstoff hervorragend für leichte, robuste Konstruktionen, etwa in Fahrzeugen oder Flugzeugen. Ebenso überzeugt er durch seine unkomplizierte Verarbeitung: Er lässt sich in nahezu jeder gewünschten Dicke fertigen. Die einfache Bearbeitbarkeit, etwa durch Drehen, Fräsen oder Schleifen, sowie die hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit tragen zusätzlich zu einer wirtschaftlichen Produktion bei. Darüber hinaus ist er gut verformbar und lässt sich ohne Bruch zu feinen Fäden oder komplexen Formen verarbeiten. Trotz geringerer Dehnbarkeit im Vergleich zu Kupfer ermöglichen seine niedrige Dichte und der niedrige Schmelzpunkt eine flexible Herstellung verschiedenster Produkte wie Bleche, Rohre oder Stangen.

Auch bei tiefen Temperaturen zeigt Aluminium seine Stärken: Es wird nicht spröde, sondern stärker und bleibt korrosionsbeständig. Zudem ist es nicht magnetisch, was es ideal zum Abschirmen von Antennen und Computerplatten macht. Wer Aluminium zerspanen will, arbeitet mit einem Werkstoff, der nicht nur leicht und leitfähig, sondern auch robust, nachhaltig und extrem vielseitig ist. Vorausgesetzt, man kennt seine Eigenheiten und setzt auf passende Präzisionswerkzeuge, wie sie HAM entwickelt.

Aluminium ist nicht gleich Aluminium und genau das macht den Unterschied

Aluminium ist ein echtes Leichtgewicht mit erstaunlicher Kraft. Im Vergleich zu anderen Werkstoffen liegt Aluminium in puncto Festigkeit im mittleren Bereich. Bezieht man allerdings die Dichte mit ein, hebt es sich deutlich ab und übertrifft sogar Stahl. Genau dieses Verhältnis macht es so attraktiv für den Leichtbau. In der Fahrzeugtechnik, in der Luftfahrt oder im Maschinenbau ist Aluminium längst fest etabliert.

Doch so vielseitig der Werkstoff ist, so unterschiedlich verhält er sich auch beim Zerspanen. Denn Aluminium ist nicht gleich Aluminium. Neben Reinaluminium gibt es eine Vielzahl an Aluminiumlegierungen mit ganz eigenen Eigenschaften. Während Reinaluminium sehr weich ist und nur eine geringe Festigkeit aufweist, bringen Legierungen meist deutlich bessere Voraussetzungen für die Aluminiumbearbeitung mit. Unterschieden wird dabei zwischen Knetlegierungen und Gusslegierungen. Beide Arten sind grundsätzlich zerspanbar, erfordern jedoch eine differenzierte Betrachtung.

In der Praxis werden Aluminiumlegierungen in drei Klassen eingeteilt. Klasse eins umfasst sehr weiche Werkstoffe mit geringer Festigkeit. Hier entstehen beim Zerspanen häufig schmierige Späne, die sich mit dem Werkzeug verkleben und zur Bildung von Aufbauschneiden führen. Klasse zwei beschreibt Materialien mit erhöhter Festigkeit im Bereich von etwa 300 bis 600 Newton pro Quadratmillimeter. Diese Legierungen sind deutlich stabiler und führen zu weniger Aufbauschneide. Klasse drei steht für Automatenwerkstoffe und Knetwerkstoffe mit spanbrechenden Zusätzen wie z. B. Blei. Diese Zusätze sorgen für eine saubere Spanbildung und verringern die Neigung zur Aufbauschneide erheblich.

Die größten Herausforderungen bei der Zerspanung von Aluminium

Auf den ersten Blick wirkt Aluminium wie ein Traumpartner für die Zerspanung. Leicht, gut formbar und sauber zu verarbeiten. Doch wer sich an die Maschine stellt, erkennt schnell: Auch dieser Werkstoff hat seine Eigenheiten. Besonders das Verkleben der Späne und die hartnäckige Aufbauschneide bringen selbst erfahrene Zerspanungsprofis ins Schwitzen. Gerade beim Fräsen von Aluminium können sich diese Effekte negativ auf Maßhaltigkeit, Standzeit und Oberflächengüte auswirken.

Ein Schlüssel zur erfolgreichen Aluminiumbearbeitung liegt in der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung. In Verbindung mit einer gezielt gewählten Kühlschmierstrategie lassen sich viele Probleme bereits im Ansatz vermeiden. Denn Aluminium erzeugt beim Fräsen deutlich geringere Schnittkräfte als Stahl, oft nur etwa ein Drittel. Diese Eigenschaft erlaubt hohe Schnittgeschwindigkeiten, verlangt aber gleichzeitig eine konsequente Kontrolle des Spanflusses.

Entscheidend ist, dass die Späne möglichst schnell und effizient aus der Eingriffszone transportiert werden. Dafür braucht es spezielle Werkzeuge für Aluminium mit glatten, gleitfähigen Oberflächen, die das Anhaften verhindern und die Späne aktiv ableiten. Charakteristisch sind außerdem Fräser mit einer geringeren Zähnezahl als bei Werkzeugen für Stahl. Diese Konstruktion verbessert den Spänefluss deutlich. Wird das Ganze noch mit abgestimmten Beschichtungslösungen kombiniert, lassen sich auch klebrige Aluspäne zuverlässig kontrollieren.

Auf diese Faktoren kommt es bei der Aluminium-Zerspanung wirklich an

Wer Aluminium zuverlässig und präzise zerspanen will, muss das Zusammenspiel vieler Komponenten beherrschen. Es beginnt bei der Maschine selbst. Diese sollte nicht nur stabil arbeiten, sondern vor allem für die Verwendung moderner Kühlschmierlösungen vorbereitet sein. Systeme wie der AerosolMaster 4000 ATS (Aerosol Trocken Schmierung) von Blum-Novotest ermöglichen eine hocheffiziente Minimalmengenschmierung, bei der ein feiner Schmierfilm exakt dosiert wird. Gleichzeitig muss die Maschine Kühloptionen von innen und außen unterstützen und eine saubere Anpassung an Trockenbearbeitung, Emulsion oder MMS erlauben.

Ein weiterer Grundpfeiler in der Aluminium-Zerspanung ist die Aufspannung. Werkzeughalter und Werkstückaufnahme müssen präzise greifen, um Vibrationen zu vermeiden und eine saubere Spanbildung zu gewährleisten. Besonders bei der MMS-Bearbeitung ist es entscheidend, dass der Kühlkanal optimal positioniert ist. Beim Bohren beispielsweise kann ein spezieller Spannaufbau mit zentraler Schmierstoffzufuhr über den Halter entscheidend sein. Nur so gelingt der Spanabtransport zuverlässig und ohne Rückstände in der Bearbeitungszone.

Nicht zu vergessen: Die digitale Seite des Prozesses. Die CAM-Programmierung hat massiven Einfluss auf Effizienz und Werkzeugstandzeit. Wer hier auf durchdachte Strategien und smarte Anpassungen der Schnittwerte setzt, spart nicht nur Zeit, sondern sichert auch gleichmäßige Oberflächen. Technologie wie das iMachining von SolidCAM ermöglichen in Kombination mit optimierten Schnittdaten eine konstante Belastung und reduzieren gleichzeitig thermische Spitzen.

Doch all die optimale Maschine, perfekte Aufspannung und intelligente Programmierung entfalten ihr volles Potenzial erst in Kombination mit dem passenden Werkzeug. Denn gerade bei Aluminium entscheiden Schneidstoff, Schnittwerte, Werkzeuggeometrie und die Oberflächentechnik über Schnittqualität und Prozessstabilität. Deshalb lohnt es sich hier einen genaueren Blick auf die speziellen Anforderungen an Werkzeuge für die Aluminium-Zerspanung zu werfen.

Was unser Werkzeug bei der Aluminium-Zerspanung so besonders macht

Was ein Werkzeug für die Aluminiumzerspanung wirklich herausragend macht, ist nicht allein der verwendete Schneidstoff oder eine einzelne konstruktive Eigenschaft. Es ist das Zusammenspiel aus hochentwickeltem Material, durchdachter Geometrie und modernster Oberflächentechnik, das den entscheidenden Unterschied ausmacht.

Bei den Schneidstoffen setzen wir gezielt auf zwei bewährte Werkstoffe: polykristallinen Diamant (PKD) und Vollhartmetall. PKD-Werkzeuge sind die erste Wahl bei der Bearbeitung von abrasiven Aluminiumlegierungen mit hohem Siliziumanteil oder bei sehr hohen Stückzahlen kombiniert mit langen Werkzeugstandzeiten. Sie zeichnen sich durch eine außergewöhnliche Verschleißfestigkeit aus und liefern konstant hohe Oberflächengüten – ein Vorteil, der besonders in sensiblen Branchen wie der Luftfahrt oder im Automobilbau gefragt ist. Vollhartmetallwerkzeuge hingegen punkten durch ihre Vielseitigkeit. Sie eignen sich hervorragend für kleinere Serien oder für Prozesse, die ein hohes Maß an Flexibilität erfordern. Ihr Vorteil liegt nicht nur in der guten Zerspanungsleistung, sondern auch darin, dass sie in der Regel kostengünstiger als PKD-Werkzeuge sind. Zudem sind sie besonders dann eine gute Wahl, wenn neben Aluminium auch andere Werkstoffe bearbeitet werden sollen, da sie für eine breitere Palette von Anwendungen geeignet sind.

Geometrie und Oberflächentechnik als Schlüssel zur Performance

Die Werkzeuggeometrie ist entscheidend für die Qualität der Zerspanung. Unsere Fräser verfügen über exakt geschliffene Schneidkanten, eine scharfe Ausspitzung und definierte Schneidkantenverrundungen. Innenliegende Kühlkanäle ermöglichen eine effiziente Versorgung mit Kühlschmierstoff, während flache Drallwinkel und ungleiche Drallsteigungen die Vibrationen minimieren und gleichzeitig den Spanbruch verbessern. Auch die Spankammern wurden speziell für Aluminiumlegierungen ausgelegt, um eine sichere Spanabfuhr zu gewährleisten. Besonders beim Bohren zeigt sich die Stärke unserer Werkzeuge: Die gezielt ausgeführte MMS-Fase an den Schneiden unterstützt die Aerosol-Schmierung optimal und macht die Werkzeuge besonders leistungsfähig in Kombination mit modernen MMS-Systemen.

Ein entscheidender Beitrag zur Werkzeugperformance kommt aus der Oberflächentechnik. Um den hohen Anforderungen an PKD- und VHM-Werkzeuge gerecht zu werden, entwickelte HAM mit dem Hybrid Surface Finish, kurz HSF, eine hybride und technologisch hochkomplexe Lösung. Dabei wird eine definierte Oberflächengüte erzeugt bei gleichzeitiger Schneidkantenhomogenisierung. In Kombination mit einer exakt abgestimmten Schliffgüte entsteht so ein leistungsfähiges Gesamtsystem. Ergänzend kommen PVD-Hartstoffbeschichtungen wie TIN, TIALN, TINALOX oder ALOX zum Einsatz – bei Werkzeugen mit Schaftdurchmessern bis zu 32 Millimetern. Das HSF-Verfahren sorgt für spiegelglatte Oberflächen auf Hartmetall und PKD, bei Durchmessern zwischen 0,5 und 32 Millimetern. Je nach Anwendung werden definierte Schneidkantenpräparationen von 4 bis 20 µm realisiert. Das Ergebnis ist ein Werkzeug, das durchdacht bis ins Detail ist und erst durch die optimale Kombination aller Eigenschaften sein volles Potenzial entfaltet.

Aluminium zerspanen – Potenziale nutzen, Herausforderungen beherrschen

Die Zerspanung von Aluminium ist mehr als nur ein routinierter Fertigungsschritt. Unterschiedliche Legierungen, komplexe Materialeigenschaften und prozessspezifische Anforderungen fordern ein Höchstmaß an Know-how. Wer wirtschaftlich und reproduzierbar fertigen will, muss den gesamten Bearbeitungsprozess im Griff haben – von der Werkstoffauswahl über die optimale Kühlstrategie bis hin zur präzisen Abstimmung von Maschine, Aufspannung und CAM-Programmierung. Nur wenn alle Faktoren ineinandergreifen, lässt sich die hohe Qualität erzielen, die moderne Anwendungen heute voraussetzen.

Mit unserer langjährigen Erfahrung in der Aluminiumzerspanung und unseren hochentwickelten Werkzeuglösungen – vom polykristallinen Diamant bis zum fein abgestimmten Vollhartmetall – bieten wir nicht nur einzelne Komponenten, sondern durchdachte Gesamtlösungen. Technologisch führende Geometrien, eigens entwickelte Oberflächenbehandlungen wie HSF sowie perfekt abgestimmte Beschichtungskonzepte machen unsere Werkzeuge zur ersten Wahl für anspruchsvolle Fertigungsaufgaben. Wer Aluminium effizient und prozesssicher bearbeiten möchte, profitiert von unserer Expertise bis ins kleinste Detail.

Praktische Anwendung

Wie sich Theorie und Praxis optimal verbinden lassen, haben wir in unserem Workshop „Zerspanung ALU – Best of HAMmer“ gezeigt. Zerspant wurde ein Bauteil aus der hochfesten Aluminiumlegierung EN AW-2017A. Diese Legierung zählt zu den aushärtbaren Werkstoffen, die nach einer gezielten Wärmebehandlung, etwa durch Lösungsglühen mit anschließendem Kaltauslagern, ihr volles Festigkeitspotenzial entfalten. Besonders in der Luftfahrt- und Verteidigungsindustrie spielt sie durch ihre hohe mechanische Belastbarkeit und gute Zerspanbarkeit eine zentrale Rolle.

Das Werkstück mit den Abmessungen 200 x 100 x 25 Millimeter wurde auf einer Hermle C12U bearbeitet, gesteuert über eine Heidenhain TNC 640. Für eine prozesssichere und wiederholgenaue Spannung kam ein Nullpunktspannsystem von LANG zum Einsatz. In Kombination mit einer präzisen Werkzeugaufnahme von Diebold auf HSK-A63 Basis konnte eine hohe Stabilität gewährleistet werden. Gefräst wurde mit Minimalmengenschmierung und klassischem Kühlschmierstoff – je nach Bearbeitungsbereich gezielt eingesetzt, um optimale Spanabfuhr und Standzeit zu erreichen.

Wenn alles zusammenspielt, zeigt sich, wie leistungsfähig Aluminium in der richtigen Umgebung sein kann.

Der Beitrag So gelingt die perfekte Aluminium-Bearbeitung: Die Aluminium Zerspanung Live im Workshop! erschien zuerst auf HAM Präzision.

Unter der Hartbearbeitung versteht man die Zerspanung von Eisenwerkstoffen mit einer Härte von mindestens 54 HRC. Zu den gängigen Hartbearbeitungsverfahren zählen Schleifen, Hartfräsen und Hartdrehen. Besonders bei Bauteilen hat das Hartfräsen in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen, da es aufwendiges und langwieriges Schleifen oder Erodieren ersetzen kann.

Heute spielt die Hartbearbeitung daher in vielen Branchen eine zentrale Rolle. Im Werkzeugbau werden Präzisionswerkzeuge gefertigt, die hohe Härte und Verschleißfestigkeit für anspruchsvolle Einsätze erfordern. In der Automobilindustrie ermöglicht sie die Bearbeitung von Kurbelwellen, Getriebegehäusen und anderen Bauteilen, die neben Festigkeit auch höchste Maßgenauigkeit erfordern. Die Luft- und Raumfahrt profitiert bei der Fertigung von kritischen Bauteilen, die extremen Belastungen wie hohen Temperaturen und mechanischem Druck standhalten müssen. In der Medizintechnik unterstützt sie die präzise Fertigung von chirurgischen Instrumenten und Implantaten, die nicht nur exakt, sondern auch biokompatibel sein müssen. Auch in der Energieerzeugung spielt sie eine Schlüsselrolle bei der Bearbeitung von Komponenten für Turbinen und Generatoren, die im Betrieb hohen Belastungen standhalten müssen.

In all diesen Bereichen ist die Hartbearbeitung entscheidend, um die gewünschten Eigenschaften der Materialien zu erreichen und die Funktionalität der Produkte sicherzustellen.

Vorteile der Hartbearbeitung und des Hartfräsens

Für eine wirtschaftliche und qualitativ hochwertige Fertigung bietet die Hartbearbeitung zahlreiche Vorteile. So kann sie zeitaufwendige Verfahren wie Schleifen oder Erodieren ersetzen und bietet durch verkürzte Durchlaufzeiten eine deutlich höhere Produktivität. Zudem sorgt sie für eine hohe Oberflächengüte, wodurch die Qualität und Maßgenauigkeit der Bauteile spürbar verbessert werden.

Besonders das Hartfräsen bietet entscheidende Vorteile, die es zu einer bevorzugten Bearbeitungsmethode für harte Materialien macht. Dank der hohen Präzision ermöglicht es die Fertigung von Bauteilen mit sehr engen Toleranzen und einer hohen Oberflächenqualität – ein entscheidender Faktor in vielen Anwendungen. Durch die hohe Oberflächenqualität kann der Bedarf an nachfolgenden Bearbeitungsschritten wie beispielsweise Schleifen oder Polieren verringert werden. Gleichzeitig führt die schnelle und effiziente Bearbeitung zu geringeren thermischen Verformungen des Werkstücks im Vergleich zu anderen Bearbeitungsmethoden, wie z. B. dem Schleifen. Darüber hinaus punktet das Hartfräsen mit einer hohen Produktivität, da es in vielen Fällen deutlich schneller als andere Bearbeitungsverfahren durchgeführt werden kann.

All diese Vorteile machen das Hartfräsen zu einer effektiven und effizienten Methode für die Bearbeitung von harten Materialien in verschiedenen industriellen Anwendungen.

Vom Rohmaterial zum Hochleistungsstahl: Darum werden Stähle gehärtet

Die Härtung von Stählen ist ein essenzieller Prozess, um ihre mechanischen Eigenschaften zu verbessern und sie für spezifische Anwendungen leistungsfähiger zu machen. Ein wesentlicher Punkt ist die Erhöhung der Härte: Durch den Härtungsprozess wird die Härte des Stahls erhöht, was ihn widerstandsfähiger gegen Abrieb und Verschleiß macht. Dies ist besonders wichtig für Werkzeuge und Maschinenbauteile, die hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Gleichzeitig führt die Härtung zu einer Steigerung der Festigkeit, wodurch der Stahl höheren Zug- und Druckkräften standhalten kann. Außerdem sorgt sie für eine erhöhte Verschleißfestigkeit, sodass die Bauteile besser gegen mechanischen Verschleiß geschützt sind, was ihre Lebensdauer verlängert und die Notwendigkeit für häufige Wartung oder Austausch verringert.

Ein weiterer Vorteil der Härtung ist die Verbesserung der Formstabilität, die sicherstellt, dass Bauteile auch bei hohen Temperaturen oder mechanischer Belastung ihre ursprüngliche Geometrie beibehalten. Der Prozess ermöglicht darüber hinaus die Anpassung an spezifische Anwendungen. Durch gezielte Härtung können Stähle für spezielle Anwendungen optimiert werden, z. B. für den Einsatz in der Automobilindustrie, im Maschinenbau oder in der Luft- und Raumfahrt. Gehärtete Stähle bieten zudem eine erhöhte Temperaturbeständigkeit, was sie ideal für Anwendungen in heißen Umgebungen macht. Somit ermöglicht die Härtung von Stählen, dass sie in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen eingesetzt werden können, wo hohe Leistung und Zuverlässigkeit erforderlich sind.

Die Hürden der Hartbearbeitung

Eine zentrale Schwierigkeit bei der Hartbearbeitung ist der Werkzeugverschleiß, da die hohe Härte der Materialien die Werkzeuge stark beansprucht. Dies erfordert den Einsatz von speziellen, hochfesten Schneidstoffen und regelmäßige Werkzeugwechsel. Gleichzeitig entsteht beim Hartfräsen eine erhebliche Wärmeentwicklung, die sowohl das Werkstück als auch das Werkzeug negativ beeinflussen kann. Eine unzureichende Kühlung kann zu Verformungen oder einer vorzeitigen Zerstörung des Werkzeugs führen. Ein weiteres Problem kann die Bildung von Mikrorissen sein, die durch thermische Spannungen im Material verursacht werden. Diese Spannungen entstehen durch die hohe Hitzeentwicklung beim Fräsen und müssen durch geeignete Kühlstrategien oder optimierte Schnittparameter kontrolliert werden.

Die Wahl der richtigen Bearbeitungsparameter – darunter Schnittgeschwindigkeit, Vorschubrate und Schnitttiefe – ist entscheidend. Falsche Parameter können zu schlechten Oberflächenqualitäten oder ungenauen Maßen führen. Hinzu kommt, dass die Maschinenstabilität eine wichtige Rolle spielt: Vibrationen oder eine unzureichende Steifigkeit der Maschine mindern die Bearbeitungsqualität erheblich. Schließlich bleibt die Oberflächenqualität eine zentrale Herausforderung, da die Bearbeitung harter Materialien oft zu rauen Oberflächen führt, die nachbearbeitet werden müssen.

Hartfräsen meistern: Strategien für präzise und effiziente Bearbeitung

Die Hartbearbeitung bringt zahlreiche Herausforderungen mit sich, die durch verschiedene Strategien und Techniken bewältigt werden können. Einer dieser Ansätze ist die Auswahl der richtigen Werkzeuge. Der Einsatz von hochwertigen, speziell für das Hartfräsen entwickelten Werkzeugen aus Hartmetall oder Cermet kann den Werkzeugverschleiß reduzieren und die Bearbeitungsqualität verbessern. Auch die Optimierung der Bearbeitungsparameter kann einen wesentlichen Teil dazu beitragen. Die sorgfältige Auswahl von Schnittgeschwindigkeit, Vorschubrate und Schnitttiefe ist entscheidend. Durch Tests und Simulationen können optimale Parameter ermittelt werden, die sowohl die Produktivität als auch die Oberflächenqualität maximieren. Ebenso ist eine effiziente Kühlung wichtig, um die Wärmeentwicklung während des Fräsens zu reduzieren und die Lebensdauer der Werkzeuge zu verlängern. Außerdem kann eine gezielte Kühlung auch Verformungen des Werkstücks verhindern.

Der Einsatz von stabilen und präzisen Maschinen ist wichtig, um Vibrationen zu minimieren. Regelmäßige Wartung und Kalibrierung der Maschinen tragen dabei zur Stabilität bei. Mit Hilfe von Sensoren und Überwachungssystemen kann der Bearbeitungsprozess in Echtzeit überwacht werden. So können Probleme frühzeitig erkannt und Anpassungen vorgenommen werden. Des Weiteren ist ein gut geschultes Personal entscheidend für den Erfolg beim Hartfräsen. Schulungen zu den besten Praktiken, Werkzeughandhabung und Maschinenbedienung können die Effizienz und Qualität der Bearbeitung verbessern. Durch den Einsatz von CAD/CAM-Software zur Simulation des Bearbeitungsprozesses können potenzielle Probleme im Voraus identifiziert und die Bearbeitung optimiert werden. Mit einer Kombination dieser Strategien können die Herausforderungen des Hartfräsens effektiv bewältigt werden.

Die für das Hartfräsen verwendeten Werkzeuge bestehen häufig aus beschichtetem Hartmetall, Keramik oder polykristallinem kubischen Bornitrid (CBN). Diese Materialien sind für ihre außergewöhnliche Härte und Verschleißfestigkeit bekannt und ermöglichen es, auch bei hohen Schnittgeschwindigkeiten und Temperaturen präzise Schnitte zu setzen. Die Werkzeuge sind oft mit speziellen Beschichtungen versehen, welche die Reibung reduzieren und die Standzeit erhöhen. Es ist wichtig, ein Hartmetallsubstrat zu wählen, das eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit aufweisen. Typischerweise werden Kobalt-gebundene Hartmetalle (wie WC-Co) verwendet, da sie eine gute Kombination aus Härte und Zähigkeit bieten. Für spezielle Anwendungen können auch andere Legierungen oder Beschichtungen in Betracht gezogen werden, um die Leistung zu optimieren. Es ist ratsam, die spezifischen Anforderungen der Bearbeitung und das zu bearbeitende Material zu berücksichtigen, um die beste Wahl zu treffen.

Hart, härter, HAMmer: Die Geheimnisse unsere Werkzeuge zur Hartbearbeitung

Die richtige Wahl des Hartmetalls ist ein entscheidender Faktor für den Erfolg bei der Hartbearbeitung. Die Einteilung der Hartmetalle erfolgt vorwiegend ihres Co-Gehalts, sowie der Wolframcarbid-Korngröße. Ein höherer Kobaltanteil erhöht die Zähigkeit, verringert jedoch die Härte und Verschleißfestigkeit. Dagegen sorgt ein niedrigerer Kobaltgehalt für mehr Härte, aber gleichzeitig wird die Bruchanfälligkeit erhöht. Bei HAM kommen hauptsächlich Hartmetallsorten mit einem Kobaltgehalt zwischen 6 und 12 % zum Einsatz. Die Gefüge- und Strukturveränderungen haben einen wesentlichen Einfluss auf die Eigenschaften der Hartmetalle: Je feiner die Körnung des Hartmetalls, desto härter ist es. Um die optimalen Hartmetallsorten zu ermitteln, wurden bei HAM rund 110 Varianten im hauseigenen Labor analysiert.

Die Korngröße bei Hartmetallen reicht von weniger als 0,2 µm im Nanobereich bis zu über 6,0 µm im Extra-Grobkornbereich. Mit dieser Vielfalt gehen stark variierende Materialeigenschaften einher. Bei HAM setzen wir in der Regel auf einen Korngrößenbereich von Ultrafein- bis Feinkorn, da diese den hohen Anforderungen vieler Werkzeuge gerecht werden. Dabei ist es essenziell, die Hartmetallsorte sorgfältig auf den jeweiligen Anwendungszweck abzustimmen, denn nicht jede Sorte passt zu jedem Werkzeug! Um sicherzustellen, dass die ausgewählten Hartmetalle unseren hohen Qualitätsansprüchen genügen, werden diese im hauseigenen Labor umfangreich auf ihre physikalischen und metallographischen Eigenschaften geprüft.

Ebenso ist die Geometrie des Werkzeugs ein essenzieller Bestandteil der Hartbearbeitung. Wir setzen alles daran, sie perfekt auf die Anforderungen abzustimmen. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, sind verschiedene Faktoren entscheidend. Der negative Spanwinkel sorgt für einen stabilen Schneidvorgang auch bei hohen Belastungen. Währenddessen erhöht ein verstärkter Kern die Robustheit des Werkzeugs. Eine sorgfältige Schneidkantenverrundung oder -präparation minimiert die Bruchgefahr und gewährleistet eine gleichmäßige Leistung. Schließlich tragen spiegelglatte Oberflächen dazu bei, die Reibung zu reduzieren und eine außergewöhnliche Oberflächenqualität am Werkstück zu erreichen. All diese Elemente greifen ineinander, um die Präzision und Effizienz der Hartbearbeitung zu maximieren.

Für eine spiegelglatte Oberfläche und um damit den wachsenden Anforderungen des Marktes an PKD- und VHM-Werkzeuge gerecht zu werden, hat HAM eine hybride, technologisch hochkomplexe Lösung entwickelt: das Hybrid Surface Finish (HSF). Diese Methode ermöglicht es, eine präzise definierte Oberflächengüte zu erreichen und gleichzeitig die Schneidkanten zu homogenisieren – ein essenzieller Faktor für die Leistungsfähigkeit der Werkzeuge. Die Grundlage für den Erfolg bildet eine präzise abgestimmte Schliffgüte, die vor der Oberflächenbehandlung festgelegt wird.

Aber auch die richtige Beschichtung verleiht Werkzeugen bei der Hartbearbeitung entscheidende Vorteile. Diese sollte verschleißfest, reibungsreduzierend durch eine glatte Schicht ohne Droplets und hitzebeständig bis 1.100 °C sein. Zu den gängigsten Schichten zählen die TiAlN- / und AlTiN-basierten Schichten. Diese kommen sowohl als Mono- oder Multilayer, Supernitride oder Nanostrukturen vor. Für Anwendungen mit besonders hohen Temperaturen, wie etwa in der Hartbearbeitung, kommen TiAlN- oder TiSiN-Schichten zum Einsatz. Im Bereich der Bearbeitung von Nichteisenmetallen erfreuen sich die sogenannten Regenbogenschichten (ta-C-Schichten) zunehmender Beliebtheit. Deren Einsatztemperatur ist jedoch auf 550 °C begrenzt. Doch eine hochwertige Beschichtung ist nur ein Teil des Erfolgs – erst das perfekte Zusammenspiel aller Aspekte machen aus einem Werkzeug das perfekte Werkzeug.

Herausforderungen annehmen, Präzision erreichen: Unser Fazit zur Hartbearbeitung

Die Hartbearbeitung steht im Zentrum moderner Fertigungstechnologien. Von der Automobilindustrie über die Luft- und Raumfahrt bis hin zur Medizintechnik – die Bearbeitung harter Materialien eröffnet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Doch sie bringt auch erhebliche Herausforderungen mit sich. Die extreme Härte der Materialien führt zu hohem Werkzeugverschleiß, während die entstehende Hitze Verformungen und Oberflächenmängel begünstigen kann. Die Wahl der optimalen Bearbeitungsparameter und eine effiziente Kühlung sind essenziell, um diese Schwierigkeiten zu meistern. HAM nimmt diese Herausforderungen an und bietet Lösungen, die Ihnen dabei helfen, die härtesten Materialien mit höchster Genauigkeit zur bearbeiten. Durch die perfekte Abstimmung von Hartmetallsorten, Geometrie, Oberflächentechnologie und Beschichtung entstehen Werkzeuge, die den höchsten Ansprüchen gerecht werden. Lassen Sie uns gemeinsam die Herausforderungen der Hartbearbeitung meistern.

Live-Zerspanung einer Form eines Pleuels (150 x 150 x 50 mm) mit 62HRC (X155CrVMo12-1) durchgehärtet im Rahmen unseres Workshops “Hart – Härter – HAMmer” am 20.11.2024

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Titan – ein Werkstoff, der im modernen Fertigungsumfeld immer mehr eine zentrale Schlüsselrolle spielt. Doch die Bearbeitung ist aufgrund seiner Festigkeit und Materialeigenschaften anspruchsvoll und verlangt spezialisierte Strategien. Wie genau lassen sich also diese Herausforderungen bei der Titanbearbeitung meistern?

Genau diese komplexen Anforderungen haben wir im Rahmen unseres Workshops tiefgreifend untersucht. Denn ein Werkstoff der Extreme verlangt nach ebenso extremen Lösungen. Für die Bearbeitung sind fortschrittliche CNC-Technologien und spezielle Werkzeuge erforderlich. Und genau hier kommt unser neues HAM-Titanprogramm ins Spiel. In Kombination mit modernen Kühlmethoden ermöglicht es eine effiziente und präzise Bearbeitung von Titan, was unsere Live-Zerspanung eindrucksvoll unter Beweis stellte.

Titan: Ein Überblick über das Leichtmetall und seine Grades

Titan, ein leichtes und widerstandsfähiges Element, ist aufgrund seiner geringen Dichte und hohen Beständigkeit gegenüber Korrosion und Hitze sehr begehrt. Obwohl das Leichtmetall eines der zehn häufigsten Elemente in der Erdkruste ist, liegt es hauptsächlich in Mineralien vor, was die Gewinnung erheblich energieintensiv macht – rund viermal so hoch wie bei Aluminium.

Doch Titan entspricht nicht gleich Titan! Es wird in verschiedene Kategorien, sogenannte „Grades“ unterteilt, die entweder reines oder legiertes Titan darstellen. Reines Titan findet sich in den Grades 1 bis 4 wieder, wobei Grade 2 mit 99,7 % Reintitan am häufigsten in der Medizintechnik verwendet wird. Es bietet eine gute Balance zwischen Festigkeit und Verformbarkeit. Legiertes Titan reicht hingegen von Grade 5 bis 39. Hier zählt Grade 5 (Ti-6Al-4V) zu den in der Luftfahrtindustrie am häufigsten verwendeten Titanlegierungen, die Aluminium und Vanadium enthält und durch ihre hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit hervorsticht.

Die Wahl des Grades hängt von den Anforderungen an Festigkeit, Gewicht und Korrosionsbeständigkeit ab. Titan übertrifft Aluminium, CFK und GFK in der Zugfestigkeit, bleibt aber hinter Stahl zurück. Bei der Dichte ist jedoch keine pauschale Aussage möglich. Je nach Aluminiumart nähert sich die Dichte stark der von Titan an. Bei CFK mit einem Volumen von 50 % übertrifft die Dichte jedoch sowohl Titan als auch Aluminium.

Die Herausforderungen bei der Titanbearbeitung und Lösungsansätze

Die Verarbeitung von Titan stellt Zerspanungsbetriebe vor erhebliche Herausforderungen. Hohe Festigkeit und Zähigkeit führen zu höheren Schnittkräften und Temperaturen und damit zu erhöhtem Werkzeugverschleiß. Verschärft wird das Problem durch die geringe Wärmeleitfähigkeit von Titan, da die entstehende Wärme nicht effektiv in den Span, sondern hauptsächlich in das Werkzeug abgeleitet wird. Während bei Stahl etwa 80 % der Hitze in den Span abfließen, sind es bei Titan lediglich 20 %. Hinzu kommt die starke Reaktivität mit Sauerstoff, die bei hohen Temperaturen einen erhöhten Werkzeugverschleiß durch Diffusion verursacht. Somit sind Hitze und Reibung die zentralen Herausforderungen bei der Bearbeitung von Titan.

Doch wie lassen sich diese Herausforderungen bewältigen? Einer der effektivsten Maßnahmen zur Minimierung von Wärme und Werkzeugverschleiß ist das Vermeiden hoher Schnittgeschwindigkeiten. Spezielle VHM-Werkzeuge mit scharfen Schneiden sorgen für sauberes Schneiden und verhindern Brüche. Eine Ungleichteilung der Werkzeuge trägt dazu bei, Vibrationen zu minimieren und die Standzeit zu verlängern, indem sie eine gleichmäßigere Abnutzung der Schneiden fördert. Darüber hinaus sorgt sie für eine bessere Spanabfuhr und optimierte Schnittkräfte. Durch die richtige Abstimmung von Hartmetall-Substrat und Beschichtung werden Wärmebeständigkeit und Gleiteigenschaften des Werkzeugs optimiert. Auch die Verwendung spezieller Kühlmittel und eine optimale Innenkühlung der Werkzeuge sind entscheidend für die Verbesserung der Prozessstabilität.

Unsere Lösung: Das neue HAM-Titanprogramm

Unsere HAM-Standard-Werkzeuge sind auf den „nassen“ Einsatz optimiert und profitieren von einer strömungsoptimierten Bauweise, die durch die größere MMS-Schaftfase und eine runde MMS-Kühlkanalverbindung realisiert wird. Reduzierte Führungsfasen tragen zur Senkung der Temperatur bei, während eine erhöhte Verjüngung die Reibung minimiert, da weniger Schneidfläche am Werkstück „reibt“. Ergänzt wird dies durch unsere innovative HSF (Hybrid Surface Finish) Oberflächentechnik, die eine glatte Oberfläche garantiert und dadurch die Reibung bei der Titanbearbeitung weiter senkt.

40-3011: Unser 5-Schneider zum Trochoidalfräsen

Der HAM 40-3011 bietet höchste Effizienz dank interner Kühlmittelzufuhr und einer speziellen Beschichtung, die ihn besonders für die die Titanbearbeitungen prädestiniert. Er verfügt über 5 Zähne und ist in Durchmessern von 6 bis 20 mm erhältlich.

iMachining Ø 20 | Aufmaß 0,2mm | Emulsion | Bearbeitungsparameter schruppen / schlichten

• ap / ae = 38 / 0,18-0,81 | 38 / 0,2
• n = 2.045 rpm | 1.115 rpm
• Vc = 180 m/min | 70 m/min
• fz = 0,24 mm/z | 0,06 mm/z
• Vf = 2.410 mm/min | 360 mm/min

iMachining Ø 12 | Aufmaß 0,2mm | Emulsion | Bearbeitungsparameter schruppen

• ap / ae = 23 / 0,11-0,48
• n = 3.200 rpm
• Vc = 122 m/min
• fz = 0,12 mm/z
• Vf = 1.910 mm/min

40-3001: Unser 3-Schneider für Vollnuten bis zu 1,5xD 

Unser HAM 40-3001 zeichnet sich durch eine interne Kühlmittelzufuhr, 3 Zähne und Durchmesser von 6 bis 20 mm aus. Dank einer speziellen Beschichtung ist er optimal für die Bearbeitung von Titan geeignet und bietet eine hohe Verschleißfestigkeit bei anspruchsvollen Anwendungen.

Nut 1xD Ø 10 ­| Aufmaß 0,00 mm | MMS | Bearbeitungsparameter schruppen / schlichten

• ap / ae = 10 / 10 | 10 / 0,2
• n = 1.600 rpm | 2.550 rpm
• Vc = 50 m/min | 80 m/min
• fz = 0,05 mm/z | 0,08 mm/z
• Vf = 240 mm/min | 610 mm/min

Nut 1,5xD Ø 10 ­| Aufmaß 0,00 mm | MMS | Bearbeitungsparameter schruppen / schlichten

• ap / ae = 15 / 10 | 15 / 0,1
• n = 1.600 rpm | 2.550 rpm
• Vc = 50 m/min | 80 m/min
• fz = 0,025 mm/z | 0,08 mm/z
• Vf = 120 mm/min | 610 mm/min

HAM Titandrill: Unser prozesssicherer 3xD-Kernlochbohrer mit Innenkühlung

Dieses Werkzeug vereint einen 30° Spiralwinkel mit 2 Zähnen und bietet damit eine hohe Leistungsfähigkeit. Verfügbar in 3xD und 5xD, ist es mit einer speziellen Spankammergeometrie ausgestattet, um eine verbesserte Spanabfuhr zu gewährleisten.

Kernloch Ø 6,8 | Aufmaß 0,00 mm | MMS | Bearbeitungsparameter schruppen / schlichten

• ap = 20
• n = 1.640 rpm
• Vc = 36 m/min
• f = 0,05 mm/U
• Vf = 164 mm/min

Kernloch Reibung Ø 7,8 | Aufmaß 0,00 mm | MMS | Bearbeitungsparameter schruppen / schlichten

• ap = 20
• n = 1.500 rpm
• Vc = 36 m/min
• f = 0,05 mm/U
• Vf = 150 mm/min

Vorteile unseres HAM-Titanprogramms

Unsere innovativen Werkzeug-Geometrien mit zentraler Innenkühlung sorgen für maximale Performance und eine effiziente Wärmeabfuhr, um selbst bei anspruchsvollen Bearbeitungsprozessen maximale Effizienz zu erreichen. Dank der hohen Laufruhe und der vibrationsarmen Bearbeitung wird eine präzise und zuverlässige Zerspanung erreicht, wodurch die Bearbeitungsqualität erheblich verbessert wird. Mit unserer neu entwickelten Verschleißschutzbeschichtung für Titan und dem einzigartigen Hybrid Surface Finish (HSF) wird nicht nur eine definierte Präparation der Schneide, sondern auch eine extrem glatte Oberfläche erreicht. Die hitzebeständige Oberflächenbeschichtung widersteht Temperaturen bis über 1000 °C. Außerdem wird unter bestimmten Bedingungen die Verwendung in MMS-Prozessen (Minimalmengenschmierung) ermöglicht, was die Nachhaltigkeit und Prozesssicherheit weiter steigert.

Ausblick in die Zukunft von Titan in der modernen Fertigung

Die Eigenschaften von Titan – hohe Festigkeit, geringes Gewicht und exzellente Korrosionsbeständigkeit – machen es zu einem der gefragtesten Materialien in der Fertigung. Die Luftfahrt, der Automobilbau und die Medizintechnik haben das Potenzial von Titan längst erkannt. Der hohe Aufwand bei der Bearbeitung hat Titan jedoch bisher von einem breiten Einsatz in der Massenproduktion abgehalten. Mit fortschrittlichen Zerspanungstechniken und der richtigen Werkzeugauswahl könnten diese Hürden jedoch bald überwunden werden. Kein Wunder also, dass Experten ein Wachstum um 20 Prozent des Gesamtanteils von Titanlegierungen in den nächsten Jahren erwarten. Branchen wie die Luft- und Raumfahrt, die E-Mobilität sowie die Elektronik zeigen starkes Wachstumspotenzial für den Einsatz von Titan. Mit effizienteren Zerspanungstechniken und einer gezielten Produktionsstrategie könnte Titan schließlich Edelstahl und Aluminium in vielen Anwendungen verdrängen und eine neue Ära in der Fertigung einläuten.

Live-Zerspanung eines Luftfahrt-Formteils (150 x 110 x 50 mm) in Titan Grade 5 (Ti6Al4V; 3.7164) komplett nur mit MMS im Rahmen unseres Workshops „Der Schwäbische Titan“ am 16.10.2024

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Fast so leicht wie Aluminium, aber fester als Stahl – das sind die Eigenschaften von Titan.

Die Zerspanung von Titan ist aufgrund der besonderen Eigenschaften des Metalls eine anspruchsvolle Aufgabe.  

HAM hat für die Bearbeitung von Titan, hochwarmfesten Legierungen sowie für die Bearbeitung von Edelstählen die Titan-Fräser HAM 40-3001 in Z=3 und HAM 40-3011 in Z=5 und einen Titan-Bohrer entwickelt. 

Profitieren Sie von folgenden Vorteilen: 

• Titan-Fräser mit zentraler Innenkühlung für eine maximale Performance
• Titan-Bohrer mit spezieller Spankammergeometrie, einer inneren Kühlmittelzufuhr und einem Sonderanschliff
• Hohe Laufruhe und vibrationsarme Bearbeitung
• Spezielle Oberflächenbehandlung (HSF)
• Hitzebeständige Oberflächenbeschichtung bis über 1000°
• Bei bestimmten Voraussetzungen MMS-fähig

Die neuen Titan-Fräser sind ab sofort verfügbar, der Titan-Bohrer ist auf Anfrage erhältlich. 

Nehmen Sie Kontakt mit uns auf! Wir beraten Sie gerne.

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