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Honeycombs mit Ultraschallklinge und Fräser präzise konturieren

Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Andreas Gsänger / Peter Königsreuther |

In Zeiten des Leichtbaus setzen Branchen, wie Aerospace oder der Schiffbau auf sogenannte Honeycomb-Sandwiches. Damit diese plattenartigen Materialien einsatzfähig sind, müssen sie mechanisch auf Sollkontur geschnitten werden. Die Kombination aus Fräsen und Ultraschallschneiden garantiert dabei die wirtschaftlichste und flexibelste Bearbeitungsoption.

Anbieter zum Thema

AMADA GmbH
ARKU Maschinenbau GmbH
HBS Bolzenschweiss-Systeme GmbH & Co. KG
Geiss AG
Honeycomb-Halbzeuge in vielerlei Ausprägung und Stärke sind im modernen Leichtbau als Kernmaterial gern genommene Komponenten. Um diese durchaus nicht leicht zu bearbeitenden Werkstoffe präzise und wirtschaftlich auf Sollkontur zu bringen, hat die Geiss AG aus Seßlach CNC-Anlagen entwickelt, die diverse Honeycombs mithilfe ultraschallangeregter Klingen und Fräswerkzeugen schneiden können – auch in 3D.
Honeycomb-Halbzeuge in vielerlei Ausprägung und Stärke sind im modernen Leichtbau als Kernmaterial gern genommene Komponenten. Um diese durchaus nicht leicht zu bearbeitenden Werkstoffe präzise und wirtschaftlich auf Sollkontur zu bringen, hat die Geiss AG aus Seßlach CNC-Anlagen entwickelt, die diverse Honeycombs mithilfe ultraschallangeregter Klingen und Fräswerkzeugen schneiden können – auch in 3D.
(Bild: Geiss ttt)

Schneiden mit Ultraschallunterstützung ist weder neu noch besonders exotisch. Das Verfahren basiert auf der Forschung des Fraunhofer-Instituts IP in Aachen, das bereits Mitte der 80er-Jahre entwickelt wurde. Die Bearbeitung von PVC-Bodenbelägen ist dafür ein altbekanntes Anwendungsbeispiel. Wichtige Vorteile sind dabei, dass kein Staub entsteht, keine Späne und dass das Verfahren relativ leise abläuft.

Einst für Kunststoffe und Textilien gedachte Bearbeitung

Das Schneiden der meist plattenartigen Werkstoffe wird dabei genauer gesagt von einer über Ultraschall angeregten, vibrierenden, messerartigen oder scheibenförmigen Klinge übernommen. Die Geiss AG bietet das Verfahren seit 1996 an. Die maschinelle Basis ist eine Anlage, die eigentlich für das Schneiden dünnwandiger, vakuumgeformter, thermoplastischer Kunststoffteile gedacht ist. Rund 50 Geiss-Anlagen dieser Art sorgen bei Anwendern bisher weltweit für die Bearbeitung von PVC-Bodenfliesen von der Rolle, das Schneiden von Textilien und Gummi, bringen aber auch unsichtbare, geschnittene Sollbruchstellen in Kfz-Instrumententafeln ein, damit die Airbagfunktion gesichert ist. Sie schneiden außerdem zuvor im Twin-Sheet-Verfahren vakuumgeformte zäh-elastische Polyurethan-Luftpolster für Premium-Sportschuhe aus den Überständen der Basisfolie aus.

Mehr zum Twin-Sheet-Prozess:

Physikalische Grundlagen des Ultraschallschneidens

Ein Generator erzeugt eine hochfrequente elektrische Spannung. Diese Spannung wird über ein Koaxialkabel auf ein Paket aus Quarzkristallscheiben übertragen (Converter oder auch Transducer genannt). Die Scheiben beginnen durch sehr wirksame Resonanzeffekte daraufhin zu schwingen, und zwar mit Amplituden zwischen 6 und 8 µm. Damit man diese minimalen Schwingungen zum Schneiden nutzen kann, muss man sie außerdem verstärken. Das übernimmt die sogenannte Sonotrode, die aus einer Titanlegierung besteht. Am unteren Ende der Sonotrode sitzt dabei die Klinge fest fixiert in einem dafür vorgesehenen Schlitz oder ist alternativ auch verschraubt. Fürs Ultraschallschneiden geeignete Klingen können aus Hartmetall oder ebenfalls aus Titan sein.

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