Luft- und Raumfahrt sowie Automobil Bohren von Carbon-Keramik-Bremsscheiben

🕜 Bearbeitungseffizienz - 5-mal höher | 📈 Lochqualität - 5-mal besser | ⚙️ Werkzeug Lebensdauer - 4-mal länger
  • Schwierigkeiten im Verarbeitungsprozess
  • Vorteile des Ultraschall-Bearbeitens
  • Industrielle Anwendung
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Warum ist das Bearbeiten von Carbon-Keramik-Bremsscheiben so schwierig?



Carbon-Keramik-Bremsscheiben (CCB) bestehen aus Keramikmatrix-Verbundwerkstoffen (CMCs) – einer Klasse hochleistungsfähiger Verbundwerkstoffe.  Dieses Material kombiniert Kohlefaser-Zähigkeit mit der Hitzebeständigkeit von Siliziumkarbid-Keramik und kann Temperaturen von über 1000 °C standhalten.  Es ist leicht, reduziert das ungefederte Gewicht, verbessert die Fahrstabilität und bietet eine längere Lebensdauer als herkömmliche Bremsscheiben aus Gusseisen – nahezu ohne Bremsfading.

Trotz dieser hervorragenden Eigenschaften weist das Kohlefaser-Keramik-Verbundmaterial eine hohe Härte und Sprödigkeit auf, was zu starkem Werkzeugverschleiß führen kann.  Die heterogene Struktur aus Kohlefaser und Keramik verursacht instabile Schnittkräfte während der Bearbeitung, wodurch die Produktqualität schwer zu kontrollieren ist.  Darüber hinaus ist die Bearbeitungszeit sehr lang – die Herstellung einer einzelnen Bremsscheibe kann mehrere Tage bis zu einer Woche dauern.

 

☑️ Bohren von Carbon-Keramik-Bremsscheiben: Bearbeitungsinformationen

 
    Bohren von Carbon-Keramik-Bremsscheiben: Bearbeitungsinformationen
  Material   Carbon-Keramik-Bremsscheiben (Kohlenstoff-Siliziumkarbid)     
  Merkmale (Abmessungen)      Φ5 x 5mm (blinde Löcher)
  *Seitenverhältnis 1-facher
  Werkzeughalter Ultraschall             HBT40-SK10



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HIT's Ziel beim Bohren von Carbon-Keramik-Bremsscheiben


Das Ziel ist zu zeigen, wie das HIT HBT40 Ultraschall-Bearbeitungsmodul den Bohrprozess von Carbon-Keramik-Bremsscheiben (CCB) in Bezug auf Effizienz, Lochqualität und Werkzeuglebensdauer optimieren kann.



 

Ultraschallunterstütztes Bohren von Carbon-Keramik-Bremsscheiben: Bearbeitungsergebnisse

 

Bohren von Carbon-Keramik-Bremsscheiben: Bearbeitungseffizienz

Mit dem HIT HBT40 Ultraschall-Bearbeitungsmodul wird die Bearbeitungszeit pro Bohrung deutlich verkürzt – die Bearbeitungseffizienz steigt um das Fünffache
(Bild 1. Mit dem HIT HBT40 Ultraschall-Bearbeitungsmodul wird die Bearbeitungszeit pro Bohrung deutlich verkürzt – die Bearbeitungseffizienz steigt um das Fünffache)

 
  • Durch den Einsatz des HIT Ultraschall-Bearbeitungsmoduls im Bohrprozess von CCBs erhält das Werkzeug eine Hochfrequenz-Mikroschwingung.  Während der Bearbeitung trifft das Werkzeug intermittierend auf das Werkstück, wodurch Kühl- und Spanräume entstehen, die helfen, die Bohrkraft zu reduzieren.
  • Die Reduktion der Bohrkraft ermöglicht eine Optimierung der Bearbeitungsparameter, verkürzt effektiv die Bearbeitungszeit pro Loch und führt zu einer 5-fach höheren Effizienz.


 

Bohren von Carbon-Keramik-Bremsscheiben: Lochqualität

Mit dem HIT HBT40 Ultraschall-Bearbeitungsmodul wird die Größe der Randrisse im Vergleich zu Prozessen ohne Ultraschall deutlich reduziert
(Bild 2. Mit dem HIT HBT40 Ultraschall-Bearbeitungsmodul wird die Größe der Randrisse im Vergleich zu Prozessen ohne Ultraschall deutlich reduziert)


Der Einsatz von Ultraschall führt zu kleineren Rissgrößen und damit zu einer 5-fach besseren Bohrungsqualität
(Bild 3. Der Einsatz von Ultraschall führt zu kleineren Rissgrößen und damit zu einer 5-fach besseren Bohrungsqualität)

 
  • Die durch Ultraschall erzeugten Hochfrequenz-Mikroschwingungen reduzieren die Bohrkraft weiter.  Die Werkzeugimpulse auf das Werkstück werden kleiner, aber häufiger, wodurch die Größe der Randrisse um die Bohrlöcher signifikant verringert wird.
  • Diese Verringerung der Rissbildung führt zu einer 5-fach besseren Lochqualität.


 

Bohren von Carbon-Keramik-Bremsscheiben: Werkzeug Lebensdauer

Mit dem HIT HBT40 Ultraschall-Bearbeitungsmodul kann eine größere Anzahl an Bohrungen pro Werkzeug erzielt werden, was die Werkzeuglebensdauer um das Vierfache verlängert
(Bild 4. Mit dem HIT HBT40 Ultraschall-Bearbeitungsmodul kann eine größere Anzahl an Bohrungen pro Werkzeug erzielt werden, was die Werkzeuglebensdauer um das Vierfache verlängert)

 
  • Die geringere Bohrkraft reduziert nicht nur die Rissbildung, sondern verbessert auch die Kühlung und Spanabfuhr, wodurch der Werkzeugverschleiß erheblich sinkt.
  • Im Vergleich zu Verfahren ohne Ultraschall (bei gleichen Bearbeitungsparametern) steigt die Anzahl der Bohrungen pro Werkzeug, und die Gesamtlebensdauer des Werkzeugs verlängert sich um das Vierfache.



 

Erfolge der HIT-Ultraschallbearbeitungstechnologie beim Bohren von Carbon-Keramik-Bremsscheiben



🕜 Bearbeitungseffizienz - 5-mal höher (deutlich kürzere Bearbeitungszeit pro Bohrung)
📈 Lochqualität - 5-mal besser (deutlich kleinere Rissgrößen)
⚙️ Werkzeug Lebensdauer - 4-mal länger (mehr Bohrungen pro Werkzeug)


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Bohren von Carbon-Keramik-Bremsscheiben: Industrielle Anwendung



Bohren von Keramikmatrix-Verbundwerkstoffen (CMCs) findet Anwendung in der Automobil-, Elektrofahrzeug-, Motorsport- und Luft- und Raumfahrtindustrie, insbesondere bei Carbon-Keramik-Bremsscheiben (CCB), Motorgehäusen und Kolbenkomponenten.


Carbon-Keramik-Bremsscheiben (CCB) bestehen aus Keramikmatrix-Verbundwerkstoffen (CMCs) – einem Hochleistungsverbundmaterial der neuesten Generation.  Diese Materialien wurden ursprünglich in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt, fanden in den 1980er-Jahren ihren Weg in den Motorsport (z. B. F1) und wurden später in Hochleistungs-Straßenfahrzeugen wie Ferrari und Porsche verwendet.  Heute sind sie weit verbreitet in Hochleistungsfahrzeugen, Elektroautos und der Luft- und Raumfahrtindustrie.

Dieses Material kombiniert die Zähigkeit von Kohlefaser mit der Hitzebeständigkeit von Siliziumkarbid-Keramik und kann Temperaturen von über 1000 °C standhalten.  Es ist leichtgewichtig, was das ungefederte Gewicht reduziert und die Fahrstabilität verbessert.  Zudem ist seine Lebensdauer deutlich länger als die herkömmlicher Gusseisen-Bremsscheiben, und es zeigt nahezu kein Bremsfading.

Von der Luft- und Raumfahrttechnologie bis hin zu zivilen Fahrzeugen symbolisiert der Einsatz von CMC-Materialien die Essenz moderner Fertigungstechnologie.  Dies erklärt auch, warum diese Produkte zwar teuer sind, aber bei Hochleistungsfahrzeugherstellern und im Motorsport sehr beliebt bleiben.  Der Wert von Carbon-Keramik-Bremsscheiben liegt nicht nur in ihrer herausragenden Bremsleistung, sondern auch in der extrem komplexen und zeitaufwändigen Herstellungsweise.


An dieser Stelle kommt das Ultraschall-Bearbeitungs Modul von HIT ins Spiel!  HIT bietet eine umfassende Lösung für die Bearbeitung von fortschrittlichen Materialien.  Mit Hilfe der Ultraschall-Bearbeitungs Technologie von HIT müssen sich Kunden keine Sorgen mehr um mangelnde Bohrungsqualität bei gleichzeitigem Wunsch nach höherer Prozessgeschwindigkeit machen.  Die Bearbeitungseffizienz kann erheblich gesteigert und der Werkzeugverschleiß deutlich reduziert werden.  HIT garantiert seinen Kunden nicht nur, ihre Anforderungen zu erfüllen, sondern auch, sie zu übertreffen!



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