Carbon fräsen, bohren & schneiden

Werkstück:	Carbonplatten, Carbonteile
Material	CFK / Carbon
Anwendungsart:	2D Fräsen
Verwendete Maschine & Zubehör:	High-Z Fräse, Carbonfräser
Verwendete Software:	ConstruCAM 3D

Carbon – Eigenschaften und Anwendungsgebiete

Carbon fräsen – Ein Thema für sich: Der Verbundwerkstoff Carbon findet in unzähligen Bereichen Anwendung, beispielsweise im Autorennsport, Flugzeugbau, RC Modellbau oder in der Raumfahrt. Bei dem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) durchziehen Kohlenstofffaser als parallel verlaufende Stränge den Epoxidharz. Die Anorderung der Kohlefasern verleiht dem ausgehärtetem Harz eine hohe Festigkeit bei geringem Gewicht.

Carbonteile werden überall dort eingesetzt, wo ein leichtes Baumaterial mit hoher Steifigkeit benötigt wird. Der Einsatz von Kohlefaser wirkt sich entscheidend auf das Gewicht des Fahrzeugs oder Flugobjektes aus, sodass größere Geschwindigkeiten bei geringerem Kraftstoffverbrauch erzielt werden. Gleichzeitig hält Carbon den einwirkenden Kräften bei hohen Geschwindigkeiten stand und kann auch bei Kollisionen noch starke Aufprallkräfte ableiten.

Gefräßte Bohrlöcher mit 90-Grad-Senkung für Senkkopfschrauben

Carbon fräsen für ein Modellbau-Fluggerät mit sauberen Kanten, Bohrlöchern und Ausschnitten

Die High-Z kann ebenfalls Schriften in Carbon gravieren, beispielsweise für Kennzeichnung, Personalisierung oder Werbung

Carbon bearbeiten

Die präzise Bearbeitung von Carbon ist mit herkömmlichen Werkzeugen nicht möglich. Möchte man Kohlefaser zuschneiden oder bohren, erhält man die besten Ergebnisse, indem man Schnitte und Bohrungen auf einer CNC Maschine fräst.

Carbon bohren – „Bohrlöcher“ zirkularfräsen mit Senkung

Das gilt insbesondere für saubere Schnittkanten und Bohrlöcher, in denen Schrauben versenkt werden sollen. Manuell könnte man dies mit einer Bohrmaschine, einem Bohrer und einem Kegel- oder Querlochsenker erledigen. Jedoch ist es schwierig, bei mehreren Bohrungen gleich tiefe Senkungen und gleiche Abstände zwischen de Löchern zu erreichen. Eine computergestützte Werkzeugführung im Material kann die Bohrungen schneller und präziser durchführen, als ein manuell geführtes Elektrowerkzeug.

Carbon fräsen – Das Wichtigste zum CFK Fräsen auf einen Blick

Wir haben eine CFK-Platte mit 1,5 mm Stärke auf unserer CNC Portalfräse der High-Z Reihe bearbeitet. Zum Fräsen kam unser Suhner Fräsmotor zum Einsatz. Als Werkzeug haben wir einen hochwertigen Fräser mit Diamantverzahnung verwendet.

Carbonplatte: 1,5 mm Stärke
Werkzeug: Fräser mit Diamantverzahnung
Vorgschub: 15 mm/s
Drehzal: 30.000 U/min

CFK muss mit hohen Drehzahlen bearbeitet werden, um saubere Schnittkanten zu erhalten. Fräsmotoren der Firma Kress und Suhner können von Beginn an auf höchste Stufe gestellt werden.

Vorsicht:
Beim Fräsen entstehen feine Staubpartikel, die sich in der Luft verteilen und beim Einatmen gesundheitsschädlich sind. Mögliche Lösungen für dieses Problem sind:

Bei offener CNC Fräse eine Atemschutzmaske tragen.
Carbon im Wasserbad fräsen, sodass die Staubpartikel direkt vom Wasser gebunden werden.
Sprühnebelkühlung direkt am Fräser einsetzten, um den Staub zu binden.
Die komfortabelste Lösung ist, wenn die Fräsmaschine bei der CFK Bearbietung von einer geschlossenen Einhausung umgeben ist.

Carbonteile fertigen

Funktionale Carbonteile herstellen

Carbonteile, die innerhalb einer Gesamtkonstruktion eine wichtige Funktion erfüllen, müssen passgenau mit hoher Präzision ausgeschnitten, gefräst und gebohrt werden. Dabei gehören Carbonplatten aufgrund der aufwendigen Herstellung zu den hochpreisigen Materialien. Fehlschnitte und Fehlfräsungen schmerzen hier wirklich im Portemonnaie.

Carbonteile passgenau fräsen, bohren und schneiden

Aufgrund der Notwendigkeit, funktionale Carbonteile passgenau zu fertigen und dabei möglichst wenig Materialverschnitt zu produzieren, macht es Sinn, Carbonplatten auf einer CNC Fräse mit vorher genau berechneten Fräswegen zu bearbeiten. Darüber hinaus können mit der Fräsmaschine Bohrlöcher und Aussparungen im gleichen Arbeitsgang sauber und mit hoher Genauigkeit in die Carbonplatten eingebracht werden. Sobald die auzuschneidenen Formen Rundungen enthalten, ist es deutlich materialschonender, die Formen auszufräsen. Dabei erhält man deutlich sauberere Schnittkaten als mit einer Stichsäge. Nach dem „Ausschneiden“ können die Carbonteile sogar auf der gleichen Maschine mit einer Gravur versehen werden.

Perfekte Löcher, die 90-Grad-Senkungen enthalten, erstellt man ebenfalls besser mit einem Fräser, um ein fransenfreies Ergebnis zu erzielen. Benötigt man unterschiedliche Fräser für das „ausschneiden“ und „bohrfräsen“, ist der Einsatz unseres komforttablen 6-Fach Werkzeugwechsler zu empfehlen. Die meisten unsere Kunden nutzen zur Hestellung Ihrer Carbonteile eine Portalfräsmaschine der High-Z T-Serie.

Optische Veredelung mit Carbon

Frontplatten und Blenden aus Carbon

Durch die eingearbeiteten Kohlefasern im Epoxidharz sind Carbonplatten nicht nur besonders robust, sondern schimmern auf Ihre ganz eigene Art und Weise. Logisch, dass es sich bei dieser besonderen Optik anbietet, z.B. Frontplatten zur Veredelung des Fahrzeug-Innenraums oder Blenden für Haushaltsgeräte aus Carbon zu fräsen. Dadurch erhalten selbst gewöhnliche Armaturen eine enorme Aufwertung im Design.

3D Puzzle aus Carbonplatten fräsen

Die Teile für ein 3D Puzzle werden für gewöhnlich aus Holz gefräst. Die Kohlefaser-Spezialisten der Firma Noblish waren sich sicher, dass ein solches 3D Puzzle auch aus Carbon herzustellen ist. Kurzerhand wurden die Puzzle-Teile für eine Eule mit der Konstruktionssoftware Construcam-3D gezeichnet und auf der High-Z Fräse aus einer Carbonplatte ausgeschnitten.

Carbonteile herstellen auf der eingehausten High-Z Fräse mit 6-fach Werkzeugwechselsystem

Carbon fräsen – Ausfräsen der CFK-Teile mit Luftkühlung

Puzzleteile mit möglichst wenig Materialverschnitt in Carbonplatte gefräst

Fazit: Carbon Bearbeitung

Eine CNC Fräse bearbeitet Carbon deutlich sauberer, präziser und materialsparender als handgeführte Elektrowerkzeuge wie Stichsäge und Handbohrer. Ganz gleich, ob Carbonteile funktional oder als optisch verschönernde Blenden hergestellt werden: Wer täglich Carbonteile fertigen muss, sollte sich eine CNC Maschine anschaffen, denn für hohen Materialverschnitt und schlechte Ergebnisse nach der Bearbeitung sind Carbonplatten einfach zu teuer in der Anschaffung.