Faserverstärkte Werkstoffe sind aus der Luft- und Raumfahrt ebenso wenig wegzudenken wie aus dem Automobil- und Maschinenbau. Doch so attraktiv das Material wegen seiner Eigenschaften ist, so anspruchsvoll ist es bei der Verarbeitung. Für Experten wie Piekenbrink Composites aus Laupenheim kein Problem: 1979 vom Vater gegründet, haben die Söhne Olaf und Björn Piekenbrink den Betrieb zur festen Größe bei renommierten Unternehmen werden lassen. Wo andere Composite-Firmen aufhören, geht es bei den Schwaben erst richtig los. „Die meisten bringen entweder faserverstärkte Werkstoffe in Form, um sie dann weiterverarbeiten zu lassen. Oder die anderen Firmen sorgen für das Bohren und Fräsen im Nachgang. Wir machen einfach beides, vom Werkzeugbau über den Modellbau bis zum fertigen Bauteil in Klein- und Großserien. Außerdem bauen wir Fertigungshilfsmittel, damit unsere Kunden schneller und reproduzierbarer ihre Carbonteile herstellen können“, erläutern die Firmeninhaber.
Ideen, die aus dem Rahmen fallen
Was passiert, wenn man tagein tagaus mit Carbon zu tun hat? „Da kommt man zwangsläufig auf Ideen, was man noch alles aus diesem Material machen kann. Als ich vor einigen Jahren Brillenträger wurde, wollte ich mir kurzerhand selbst ein Gestell aus CFK fertigen“, erinnert sich Björn Piekenbrink. Doch sein Optiker riet ihm davon ab, das sei gar nicht so einfach. „Und so legte ich das Thema erst mal zur Seite, weil ich dann doch den Aufwand für eine einzige Brille scheute. Meine Frau war dagegen hartnäckiger und fand in Friedrichs‘ Spectacles einen Hersteller, der bereits Brillen aus diesem Werkstoff anbot.“ Und so kam Björn Piekenbrink doch zu seiner Carbonbrille.
Das war jedoch nicht der letzte Kontakt zu David Friedrichs, dem Gründer von Friedrichs‘ Spectacles: Er sprach Piekenbrink an, ob sie nicht für ihn Brillen herstellen wollten. „Er kümmert sich um das Design und den Vertrieb, wir fertigen die unterschiedlichen Modelle. Als ich das hörte, war ich natürlich voll in meinem Element: Vom Brillendesign habe ich keine Ahnung, um den Vertrieb wollte ich mich nicht kümmern, aber die Gestelle umzusetzen – das war mein Ding“, begeistert sich Björn Piekenbrink. Und so begann der Einstieg in ein neues Produktfeld, allerdings auch mit Herausforderungen.
Scharfe Werkzeuge
Am schwierigsten gestalteten sich die feinen Schlitze in den Seitenbügeln, um ein Titanscharnier einzubringen. Da lag es nahe, direkt beim Werkzeughersteller nachzufragen, welches denn die kleinsten Durchmesser bei CFK-Fräsern sind. Die Zusammenarbeit mit Ceratizit besteht schon seit 2015 und intensivierte sich, als der CNC-Einsatz bei der Piekenbrink Composite stetig zunahm. „Da wurden vermehrt Löcher gebohrt, aber auch meterweise die Bauteile gefräst. Zu dem Zeitpunkt gab es jedoch kaum Werkzeuge am Markt, die zum einen unseren hohen Qualitätsstandards entsprachen, zum anderen akzeptable Standzeiten boten. Doch mit den Werkzeugen von Ceratizit kam sozusagen die Wende“, erläutert Björn Piekenbrink.
Entscheidend bei der CFK/GFK-Bearbeitung sind die Schnittkanten. „Beim Fräsen darf nichts delaminieren, demnach müssen die Fasern richtig geschnitten werden. Dazu braucht es sehr scharfe Werkzeuge, die aber gleichzeitig vernünftige Standzeiten mitbringen müssen. Dazu haben wir unseren MonsterMill FRP entwickelt“, hakt Lucas Wolf, Außendienstmitarbeiter bei Ceratizit und zuständig für die Firma Piekenbrink, ein. Da die Werkstoffe besonders abrasiv sind, helfen unbeschichtete Werkzeuge gar nicht weiter, aber es kommt auch auf eine angepasste Schneidkantenpräparation an. Abhilfe schaffen in solchen Fällen spezielle Diamantbeschichtungen, die sich sehr dünn zwischen 9 und 12µm abscheiden lassen, damit die Schneidkanten nicht unnötig verrundet werden.
Leichtes Spiel mit harten Fasern
Um die Brillengestelle herzustellen, kommen zwei Größen des MonsterMill FRP zum Einsatz: 6mm Durchmesser aus dem Standardprogramm zum Fräsen und Besäumen sowie eine Sondergröße mit 3mm. Zur Befräsung der Bügel wird zudem ein 1mm MonsterMill-Fräser verwendet. Marcel Klose, Leiter der Zerspanung bei Piekenbrink Composite, ist begeistert: „Seit wir die MonsterMill FRP mit der neuen Diamantbeschichtung nutzen, haben wir fast doppelt so hohe Standzeiten wie vorher – und der Schnitt ist tiptop! Der Vorteil von einem so guten Schnittbild? Ganz klar, dass ich im Finish weniger Nacharbeit habe. Da wir in der Bearbeitung eine saubere und scharfe Kante bekommen, muss nur noch leicht entgratet werden – und fertig.“