Empower Your Aluminium Machining

Aluminium und Aluminiumlegierungen sind an sich gut zerspanbar. Weil die Schnittkräfte niedrig sind, erreichen Anwender bei entsprechender Prozessauslegung hohe Schnittwerte und insbesondere auch hohe Standzeiten. Jedoch haben auch Aluminiumlegierungen spezielle Eigenschaften, die es zu beherrschen gilt. Darüber hinaus tragen die Geometrien der Bauteile und die immer höher werdenden Anforderungen an Toleranzen und Prozessfähigkeit zu Herausforderungen in der Zerspanung von Aluminium bei.

Grundsätzlich lassen sich Aluminiumlegierungen in die Hauptbereiche der Gusslegierungen, Knetlegierungen und pulvermetallurgischen Legierungen einteilen, wobei hauptsächlich die zwei erstgenannten für die Zerspanung eine Rolle spielen. Bei den Gusslegierungen werden durch verschiedene Legierungsbestandteile und unter Berücksichtigung des entsprechenden Gießverfahrens die gewünschten Eigenschaften der Bauteile eingestellt. Beim Gießen möchte man so nah als möglich an die Endform des Bauteils herankommen, um die mechanische Bearbeitung zu vereinfachen. Diese „Near Net Shape“ Technologie hat sich insbesondere in der Massenfertigung etabliert. 

Für die Zerspanung gegossener Teile ist bezüglich der Legierungsbestandteile hauptsächlich der Siliziumanteil entscheidend, da dieser stark auf den Verschleiß und die Standzeit Einfluss nimmt. Auch bei den Knetlegierungen werden die gewünschten Eigenschaften durch Legierungsbestandteile entsprechend beeinflusst, wobei der Siliziumanteil hier sehr gering ist, um die spanlose Formbarkeit zu gewährleisten. Um auch hier gute Festigkeiten und Stabilität sowie Dauerfestigkeiten zu erreichen, werden andere Legierungsbestandteile verwendet. Es entstehen kalt- oder warmaushärtbare Legierungen, die zu Halbzeugen verarbeitet und anschließend spanend bearbeitet werden.
 

Die Luftfahrtbranche setzt Werkzeuge von MAPAL sowohl für das Part Machining ein, also das Herstellen von Bauteilen, die zu Sektionen des Rumpfes oder einem Flügel zusammengebaut werden, als auch für die Final Assembly, bei der die einzelnen Sektionen zur gesamten Maschine zusammengebaut werden.

Beim Part Machining von Aluminiumkomponenten wird das Bauteil sehr häufig aus dem vollen Material herausgearbeitet. Zerspanungsraten von mehr als 90 Prozent erfordern eine effiziente Volumenzerspanung, um in kürzester Zeit möglichst viel Rohmaterial zu zerspanen. Leistungsfähige Werkzeuge sind hier ein wichtiger Schlüssel. Stark variierenden Anforderungen müssen die Werkzeuge beim Final Assembly gerecht werden. Hier wird häufig nicht nur Aluminium bearbeitet, sondern zusätzlich in der gleichen Bearbeitungssequenz weitere Leichtbaumaterialien wie Titan oder faserverstärkte Kunststoffe. Diese sogenannten Stacks als Materialkombination sind eine besondere Herausforderung, da die Zerspanungseigenschaften der kombinierten Materialien sehr unterschiedlich sind und das Werkzeug diesen gemischten Anforderungen gerecht werden muss. 
 
Zur Gewichtseinsparung setzt die Luftfahrtindustrie seit jeher Aluminium für die Bauteile ein. Neben dem günstigen Verhältnis von Stabilität zu Gewicht erfüllt das Material auch andere Anforderungen wie beispielsweise Korrosionsbeständigkeit, Dauerfestigkeit und geringe Versprödung. Insofern besteht hoher Bedarf an Bearbeitungslösungen für Aluminium in der Teilefertigung, aber auch insbesondere in der Endmontage von Flugzeugen.
 

Ein Beispiel für besondere Anforderungen sind die E-Motorengehäuse. Die große Statorbohrung mit Durchmessertoleranzen im Bereich von IT6 bis IT7 und Rundheiten und Zylinderform von 20 bis 30 µm oder weniger, in Kombination mit anderen Funktionsflächen zur Aufnahme von Rotor und Getriebeelementen, erfordern höchste Genauigkeiten bezüglich Form- und Lagetoleranzen. 

Ein weiteres Beispiel sind große Batteriewannen, deren Hauptstruktur aus Strangpressprofilen besteht, für die niedrigsiliziumhaltiges Aluminium zum Einsatz kommt. Hier gilt es, Späne und Gratbildung zu beherrschen sowie die sehr großen Teile mit produktiven Schnittwerten ohne Vibrationen zu bearbeiten. Das gilt auch für den Trend zum Mega- oder Gigacasting, bei dem großflächige Strukturbauteile nicht mehr aus Einzelteilen bestehen, sondern in einem Stück gegossen werden. Größe und Vibrationsneigung der Bauteile erfordern spezielle Werkzeuggeometrien für schwingungsarme Bearbeitungen mit hoher Präzision. Eine weitere Herausforderung sind in diesem Zusammenhang neue langspanende Aluminiumlegierungen, deren Zerspanungseigenschaften es zu beherrschen gilt.

Aluminium wird aufgrund seiner Eigenschaften auch in vielen anderen Branchen verwendet. Je nach Produktionsstückzahl und Variantenvielfalt setzen Anwender bei Bauteilen mit hohem Zerspanungsanteil vermehrt standardisierte Zerspanungslösungen ein. Doch auch hier sind Bauteile aus Aluminium in großen Stückzahlen zu finden, die einen hohen Anspruch an individuelle Konzepte haben. Beispielsweise werden in der Fluidtechnik Komponenten wie Pneumatikventilgehäuse oder Pneumatikzylinder in hohen Stückzahlen gefertigt. Für Branchen mit hoher Varianz bei kleinen Stückzahlen sind standardisierte Werkzeuglösungen sinnvoll. 
 

MAPAL has developed an extensive product and application portfolio thanks to many years of experience and countless proven solutions in the field of aluminium machining. The range includes established bore machining applications like fine boring, reaming and boring. MAPAL’s guide pad technology for fine boring achieves the highest degree of precision for diameter, circularity and cylindricity. For tools with fixed blades for reaming and boring, MAPAL offers a one-of-a-kind range for PCD tools. It includes everything from tools for a single diameter with chamfer to very complex tools for multi-stage bore geometries. For drilling into solid, there is also a large selection of solid carbide drills and drills with indexable inserts. Deep drilling and dry drilling are a particular challenge as special geometries and expertise are required for both.

For the milling of aluminium, MAPAL offers a broad range that includes face milling cutters, high-volume milling cutters, end milling cutters and special designs. Series with cassettes, inserts or a fixed design are available for face milling cutters, for example. PCD and different varieties of carbide are used as cutting material and can be supplied for various cutting depths in combination with the required surface finishes and profiles. In this way special cross-cut structures can be created for sealing faces, for example. In addition to the universally applicable range of end milling cutters made of solid carbide or with PCD blades, MAPAL has products that cater to special requirements such as high precision, parts vulnerable to vibration or high-volume machining.
 

The product range and extensive manufacturing expertise form the basis for optimal machining processes for aluminium parts. But the tool itself is not the only factor. Only through the art of engineering can the wide-ranging product and application portfolio provide the perfect solution. And this is where MAPAL’s true strength lies. Considerable experience developing new solutions time and again for the production of aluminium parts make the tool manufacture a first-class solution provider in this area. And the customer takes centre stage here.

According to the MAPAL philosophy, the perfect solution can only be the one that is precisely tailored to the needs and requirements of the customer. The expectation is not over-engineering but rather machining processes designed based on requirements. MAPAL sees itself as a solution provider and technology partner and, as opposed to a conventional tool supplier, does not only consider technical aspects but also tries to put itself in the customers shoes. This customer-centred focus is behind the “Basic - Performance - Expert” solution approach and enables MAPAL to tailor the tools to the customer’s requirements.