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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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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