Faserverstärkte Kunststoffe (CFK) sind in der Luft- und Raumfahrtindustrie mittlerweile state of the art. Als Leichtgewichtsalternative haben sie Aluminium in einigen Anwendungen bereits den Rang abgelaufen – mit steigender Tendenz. Doch bei der Bearbeitung sind die Materialien sehr anspruchsvoll und verlangen den Werkzeugen alles ab. Wer da auf das falsche Pferd setzt, verspielt unnötig seinen Einsatz. In Substrat, Geometrie und Beschichtung optimierte Werkzeugkonzepte liefern dem Anwender dagegen ideale Voraussetzungen, auch solche stark abrasiven Materialien wirtschaftlich zu zerspanen.Durch den Einsatz kohlefaserverstärkter Kunststoffe (CFK) lassen sich zahlreiche Leichtbauprodukte enorm verbessern. Neben dem erheblich geringeren Gewicht – sogar gegenüber dem an sich schon leichten Aluminium lassen sich bis zu 40 Prozent Gewicht einsparen – sind CFK-Komponenten auch noch fester und steifer. CFK dämpft in starkem Maße mechanische Schwingungen, reduziert das Bauteilvolumen und die -masse. Das steigert die Leistungsfähigkeit von Maschinen, Anlagen und Fahrzeugen deutlich.

Da liegt es nahe, dass der CFK-Anteil besonders in der Luftfahrtbranche stetig steigt: Hatte der A310 von 1983 noch weniger als 5 Prozent CFK verbaut, bringt es der A380 bereits auf 25 Prozent. Über 50 Prozent Kohlefaser-Werkstoff wird der A350 im Jahr 2012 auf die Reise nehmen. So lassen sich die Ziele der Luftfahrtunternehmen erreichen, bis 2020 den Treibstoffverbrauch je Kilometer und Passagier um 50 Prozent bzw. den CO2-Ausstoß um ganze 80 Prozent zu senken.

Jedoch verursachen die harten Kohlenstofffasern bei der zerspanenden Bearbeitung einen extrem hohen Abrasionsverschleiß, wogegen nur Schneidstoffe und Beschichtungen höchster Härte helfen. Zudem gilt es, die Fasern so zu trennen, dass sie sich nicht von der weitaus weicheren und thermisch sehr empfindlichen Harzmatrix ablösen. Daher geht die Tendenz bei der Zerspanwerkzeug-Entwicklung deutlich in Richtung gesteigerter Produktivität – mit höheren Vorschubgeschwindigkeiten und längeren Werkzeugstandzeiten aber gleichzeitig auch mit dem Einhalten höchster Qualitätsanforderungen.

Diamant-Multilayer-Beschichtungen kombinieren Diamantschichten mit unterschiedlichen Eigenschaften und verschiedenen Strukturen zu untrennbaren Einheiten. Sie sind prädestiniert zur Bearbeitung von CFK und anderen Verbund- und Sandwichwerkstoffen, die unter anderem zum Kleben oder zu Aufschmierungen neigen. Optimale Schichtspannungsverhältnisse und hervorragende Haftung zählen neben der extremen Härte zu den weiteren Vorteilen, die eine hohe Lebensdauer der Multilayer-Diamantschicht sichern.

Stark beanspruchte Diamantbeschichtungen werden für die industrielle Produktion kunden- und anwendungsspezifisch konstruiert. Denn jeder Werkzeughersteller hat eigene, spezielle Anforderungen an die verschiedenen Leistungsparameter seiner Werkzeuge. Und die verlangten Standzeiten oder Vorschübe lassen sich nur durch hochwertige und perfekt angepasste Diamantbeschichtungen erreichen. In einigen Anwendungen sind so Steigerungen von über 900 Prozent verglichen mit unbeschichteten Werkzeugen möglich. Ein Beispiel zeigt mit 90 Bohrungen unbeschichtet zu 500 beschichtet ohne Versagen des Werkzeugs oder der Beschichtung, welch enormen Einfluss Beschichtungen auf die Performance haben. Selbst die von Flugzeugbauern geforderten hohen Präzisionen in der Toleranzklasse H7 oder H8 sind mit Diamantschichten zu realisieren. Demnach sind Diamantbeschichtungen die ideale Veredelung eines sorgfältig entwickelten Bohrers oder Fräsers – und damit ein wichtiger Baustein im Gesamtkonzept „Werkzeug“.