Trennt selbst CFK sauber und mühelos

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Exklusiv-Interview: Trumpf gelingt die Entwicklung eines Nibblers, der selbst CFK-Bauteile qualitativ hochwertig schneiden kann.

Auf Wunsch vieler Kunden ist Trumpf, einer der weltweit führenden Hersteller von Blechbearbeitungsmaschinen und Lasern, in die Kunststoffbearbeitung eingestiegen. Dazu wurde ein Nibbler entwickelt, der für die Bearbeitung von Kunststoffen und Faserverbundwerkstoffen optimiert wurde. Die Redaktion der K-ZEITUNG hat das Gerät in der Firmenzentrale in Ditzingen ausprobiert und Philipp Herwerth, Leiter Vertrieb und Marketing Elektrowerkzeuge von Trumpf, zu den Besonderheiten, Vorteilen, Hintergründen und potenziellen Anwendungen befragt.

Herr Herwerth, der Name Trumpf steht für Blechbearbeitung und Lasertechnik. Wie kam es zum Einstieg in die Kunststoffbearbeitung?

Philipp Herwerth, Leiter Vertrieb und Marketing Elektrowerkzeuge Deutschland von Trumpf, demonstriert, wie einfach das Trennen von Kunststoffen mit dem FCN-Nibbler von Trumpf ist. Foto: Trumpf/Peter Klingauf

Der Einstieg in die Kunststoffbearbeitung erfolgte auf Wunsch unserer Kunden. Wir stellen seit rund 70 Jahren Nibbler für die Blechbearbeitung her, erhielten in letzter Zeit aber immer mehr Anfragen, ob man mit den Blechnibblern auch Kunststoffe bearbeiten kann.
Das konnte man auch schon immer tun, aber nicht wirklich gut. So haben einige Unternehmen unsere Blechnibbler eingesetzt, um Faserverbundmaterial zu bearbeiten. Das wesentliche Problem war, dass es dabei zum Ausfransen des geschnittenen Materials kam. Nachdem die Anfragen in letzter Zeit weiter zugenommen haben, fiel die Entscheidung, mit dem TruTool FCN 250 einen Nibbler speziell für das Trennen von Kunststoffen zu entwickeln.

Wie unterscheidet sich der CFK-Nibbler von „normalen“ Nibblern für Blech?

Der Motor ist der gleiche, aber das Innenleben des Nibblers unterscheidet sich von den Blechnibblern. So sind die Toleranzen wesentlich enger, um einen sauberen Schnitt durch den Kunststoff zu gewährleisten. Dies gilt einerseits für die Toleranzen von Stempel und Matrize, aber auch für das Innenleben des Getriebekopfes.
Mit einem normalen Blechnibbler wären so saubere Schnitte, wie wir sie mit dem CFK-Nibbler heute erreichen, nicht möglich und ein Ausfransen des Materials nicht zu vermeiden.
Andererseits kann man aber auch mit dem CFK-Nibbler keine Bleche schneiden, denn das Gerät ist für diese Belastungen nicht ausgelegt. Deshalb haben wir auch den Getriebekopf des Fiber Composite Nibblers so gestaltet, dass er wie ein CFK-Bauteil aussieht. Damit kann der Bediener auf den ersten Blick sehen, dass dies ein Gerät für die Kunststoffbearbeitung ist.

In welchen Bereichen der Kunststofftechnik wird denn der Nibbler eingesetzt?

Wir haben einen Prototyp des Kunststoffnibblers 2017 auf der Messe Composites Europe gezeigt und auch einige Anfragen erhalten und verschiedene Geräte an Testkunden geliefert. Die Serienfreigabe ist aber erst vor kurzem erfolgt.
Viele Anfragen kamen aus dem Sport- und Freizeitbereich. So stellt einer unserer Testkunden sehr hochwertige Leichtbaufahrräder her.
Zum Einsatz kommen die Geräte aber auch bei der Herstellung von Prototypenteilen für Automobile oder im Yachtbau.
Auf großes Interesse stießen wir auch in der Luft- und Raumfahrtindustrie. So stellt ein anderer Testkunde Segelflugzeuge her und verwendet faserverstärkte Kunststoffe, um seine Flugzeuge sehr leicht und dennoch stabil zu machen.
Sehr interessante Anfragen haben wir zudem aus dem Motorsport erhalten, zum Beispiel von diversen Formula Student Racing Teams, die auch vor dem Problem stehen, CFK-Bauteile in Stückzahl 1 bearbeiten zu müssen.

Was sind denn die besonderen Vorteile beim Nibbeln von faserverstärkten Kunststoffen?

Praxistest bestanden: Auch der Chefredakteur der K-ZEITUNG kann nach kurzer Einweisung durch Philipp Herwerth (r) gefahrlos mit dem Nibbler arbeiten. Foto: Trumpf/Peter Klingauf

Der entscheidende Vorteil des FCN-Nibblers: die Fasern fransen nicht aus. Beim Fräsen oder Sägen kann es bei der Bearbeitung zum Ausfransen und zur Delamination kommen. Dies ist bei uns dank des besonderen Verfahrens und der sehr engen Toleranzen nicht der Fall.
Ein weiterer wichtiger Vorteil: Der Mitarbeiter kann das Bauteil in die Hand nehmen und gefahrlos mit dem Nibbler auseinander schneiden – und dies in fast beliebigen Konturen. Der kleinste Radius beträgt 4,3 mm. Beim Schneiden kann der Mitarbeiter von oben sehen, wo sich der Stempel bewegt und dadurch recht genau schneiden. Zudem besteht die Möglichkeit, in Verbindung mit einem speziellen Aufsatz mit Schablonen zu arbeiten, was die Präzision weiter verbessert.
Anders als bei einer Stichsäge schwingt das Material beim Nibbeln nicht. Das Teil liegt beim Trennen ruhig in der Hand und man kann sehr genau schneiden. Dies gilt nicht nur für flache Platten, sondern auch für dreidimensional geformte Bauteile, die sich sehr gut bearbeiten lassen. Auch dies ist mit Sägen oder Fräsen nur sehr eingeschränkt möglich.
Nicht zu unterschätzen: Der Nibbler ist ein einfaches Handgerät, das vom Mitarbeiter geführt wird. Mit einer Fräsmaschine kann man sicherlich genauer arbeiten, dafür sind aber auch erhebliche Programmierarbeiten nötig und das Bauteil muss zur Bearbeitung eingespannt werden, was meist spezielle Vorrichtungen erfordert. Die etwas geringere Genauigkeit des Nibblers nehmen die bisherigen Kunden dafür gerne in Kauf.

Weitere Vorteile: Das Nibbeln ist ein kaltes Bearbeitungsverfahren und wir bringen beim Trennen keine Wärme ins Bauteil ein.
Zudem kann die Maschine ohne besondere Schutzeinrichtungen wie Kapselungen oder Absaugungen betrieben werden. Eine Schutzbrille und Schutzhandschuhe reichen aus. Denn beim Trennen entsteht kein feiner Staub, sondern kleine, halbmondförmige Kunststoffspäne, die man einfach zusammenkehren kann. Es gibt sogar die Möglichkeit, eine spezielle Absaugmatrize einzusetzen, um dann die Späne direkt an der Bearbeitungsstelle abzusaugen.

Gibt es denn Einschränkungen, was die bearbeitbaren Kunststoffe betrifft?

Der Nibbler kann faserverstärkte Kunststoffe trennen, ohne dass die Fasern ausfransen. Foto: Trumpf/Peter Klingauf

Wir haben eine Vielzahl von Kunststoffen mit unterschiedlichen Festigkeiten und Faseranteilen untersucht. Alles was wir bisher getestet haben, ließ sich sehr gut mit dem Nibbler schneiden.
Die Standzeiten des Stempels erreichen dabei selbst bei schwer bearbeitbaren, Aramidfaser-verstärkten Kunststoffen Werte von rund 150 m, die Matrize hält mit 300 m sogar doppelt so lange.

Bei seinen Blechbearbeitungsmaschinen und Lasern ist Trumpf dafür bekannt, sehr genau auf die Wünsche der Kunden zu hören…

Dies haben wir natürlich auch beim FCN-Nibbler getan. Das Produktmanagement in der Schweiz steht in sehr engem Kontakt zu unseren Kunden und hat aus deren Wünschen die Anforderungen an die Maschine abgeleitet. Zudem wurden die Geräte frühzeitig bei Testkunden in Betrieb genommen, um deren Erfahrungen ins Seriengerät einfließen zu lassen.
Dies ist ein Prozess, der kontinuierlich weiter geht. Dazu ein Beispiel: Wir können derzeit Kunststoffbauteile mit maximal 2,5 mm Dicke trennen, sind aber aktuell mit dem Wunsch nach größeren Materialdicken konfrontiert.
Wir nehmen diese Anregung auf, denn die momentan verwendete Antriebseinheit ist eine der kleineren aus unserem Programm. Metallbleche können wir derzeit bis zu einer Dicke von 10 mm mit unseren Nibblern trennen.

gk

Nibbeln

Nibbeln ist ein kalter Prozess ohne Wärmeeinfluss. Im Vergleich zu thermischen oder anderen mechanischen Verfahren entsteht beim Nibbeln keine Emissionen in Form von Staub oder Gas und kein Rauch. Das ausgestanzte Material fällt in Form von Spänen an. Als Werkzeug dient ein Stempel mit Matrize. Die Nibbler von Trumpf arbeiten mit einem so genannten Hohlrundstempel. Dieser Stempel ist nicht rund, sondern halbmondförmig. Das Prinzip der Nibbler basiert auf dem Trennen mit schnell aufeinander folgenden Stanzhüben. Durch Auf- und Abbewegung des Stempels bei gleichzeitiger Vorwärtsbewegung des Werkzeugs wird eine Schnittspur in das Material genibbelt. Die gesamte Stanzkraft des Stempels wird über die Halterung der Matrize aufgenommen.

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