Deskundig
Veel ervaring
Gespecialiseerd
Geavanceerde materialen
Duurzaam
Kwaliteit
Contact

Glasvezel versterkt kunststof

Al in de oudheid heeft men begrepen dat je door vezels toe te voegen aan zachte materialen hierdoor een betere structuur ontstaat. Aan klei werd gras, hei, stro of biezen toegevoegd. Hierdoor kreeg de klei structuur en kon men het als bouwmateriaal gebruiken. Met de komst van kunststoffen kan men steeds grotere variëteiten van materialen maken.

vezelversterkt materiaal

Kijken we naar de mogelijkheden van nu dan hebben we een drager materiaal (matrix) en de versterking van vezels. De matrix kan bestaan uit een thermoset (polyester, epoxy, phenolhars etc.) of een thermoplast materiaal (van PA, PP of PPS en PEKK enz.) en dit geeft de basis eigenschappen. Het inbrengen van hele vezels of gebroken vezels verhoogd de mechanische sterkte. De richting van de vezels geeft sterkte eigenschappen in een gewenste richting. De te gebruiken vezels kunnen ook enorm verschillen: Koolstof, glas, aramide, PP, PA maar ook keramiek of mineralen.  

Ik ga hier niet verder op in want daar zijn andere specialisten voor. Wij houden ons bezig met de bewerking ervan en dat geeft al voldoende uitdaging. Vandaag ga ik het hebben over de bewerking van thermoset matrix met glasvezels.

De probleemstelling

Eerst kijken we naar de matrix, want polyester is niet hetzelfde als epoxy. Dan kijken we naar de hoeveelheid glas en eigenlijk ook de grootte van de vezels zelf. In veel grote constructies zien we polyester: architectuur, scheepsbouw, voertuigen en transport. Ondanks dat glas zwaar is zal de constructie altijd lichter zijn dan een vergelijkbare stalen constructie. Thermoset materialen zijn redelijk gemakkelijk te verspanen omdat het vooral poeder als “spanen” geeft. De afvoer ervan is wel een uitdaging maar nooit echt een probleem. Wat je wel ziet is het slijten van het snijgereedschap. Ongecoat HSS en VHM houden het niet lang vol, en hoe hoger de glasinhoud hoe groter de slijtage. In de praktijk zien we tot 60% glasinhoud. Om een langere standtijd te creeren kijken we al snel naar diamant. Diamant is harder dan glas en geeft dus betere slijtvastheid. Ook kunnen we kijken naar de geometrie van de gereedschappen, waar soms ook nog wat gewonnen kan worden, maar wat praktisch minder invloed heeft.

De praktijk

De eerste optie is een stalen gereedschap met electroplated diamant korrels. Zoals op zagen of gatzagen of boren.

Electroplated gereedschappen
Electroplated snijgereedschap, (DK holdings)

Dit word ook gebruikt op andere materialen, zoals tegels of steen. Deze materialen zien we echter niet veel voor frezen, zagen is voor ons de belangrijkste toepassing.

Kijken we naar frezen dan zien we vier stappen van lage naar hoge investeringen, die omgekeerd zijn met de te verwachten standtijden. Ik zet ze in het kort op een rijtje. Dit is echter onvoldoende om de specifieke toepassingen af te dekken. Wij helpen graag met het vinden van de optimale gereedschappen.

1. een VHM gereedschap met een snijgeometrie

Je kunt bijna iedere geometrie gebruiken maar eigenlijk hoeven de gereedschappen niet scherp te zijn. Een spaanhoek van nul graden voldoet even goed als een van 20 graden (alleen zal de laatste veel sneller slijten). Een positieve of negatieve helix zal ook weinig toevoegen. Een nul graden helix is prima. Zelf maak ik graag gebruik van pyramide vertande frezen. De grofte kan wat verschillen naar mate van glasinhoud in de matrix. 

Pyramide vertande frees voor het bewerken van GFK
Pyramidevertande frees, (hufschmied zerspannungssysteme)

De kopgeometrie geeft een aantal varianten, afhankelijk van de gevraagde bodemafwerking en gehele bewerking. Zo kan deze voorkomen met boorpunt, bolkop of met verschillende hoeveelheden snijtanden.

2. Diamantgecoat VHM gereedschap

Om de slijtvastheid van een VHM gereedschap te verhogen kan een diamantcoating worden aangebracht. Uiteraard word de frees hierdoor duurder, maar door de lange standtijd is de hogere aanschafprijs uiteindelijk goedkoper.

3. Poly Kristallijn Diamant

Voor grotere productie aantallen is het verstandig over te stappen naar zogenaamd PKD, Poly Kristallijn Diamant. Dit is een dikke diamant coating op een drager van hardmetaal. Er zijn verschillende soorten PKD afhankelijk van de toepassing. Ze variëren in korrelgrootte en dichtheid. Dit geeft andere taaiheden en hardheden. De mogelijkheid van geometrie zijn beperkt want het PKD materiaal wordt ingesoldeerd. Het is een vlak plaatje en daardoor kun je maar heel beperkt variëren in spaanhoek en helix. Je kunt deze wel een beetje upcut of downcut inzetten. Voor PKD heb je rechte of bolkopfrezen, en indien gewenst kunnen er ook profielfrezen van gemaakt worden.

PKD Fres voor het bewerken van GFK
PKD frees, (hufschmied zerspannungsysteme)

De kosten voor PKD frezen liggen een stuk hoger dan de die van VHM of gecoate VHM gereedschappen. Toch is dit niet een probleem op de lange termijn, aangezien de standtijd ook aanzienlijk hoger is. Naast schachtfrezen van dit type zijn er ook ISO snijplaten van dit type beschikbaar en boren met PKD platen.

4. Mono Kristallijn Diamant

Een volgende stap op de hardheidladder is te bereiken met MKD (mono kristallijn diamant). Dit is een voldiamant plaatje dat nog harder is dan PKD. Het heeft qua geometrie dezelfde beperking als PKD maar in principe kun je er een spaanhoek in laseren. Voor glasvezel versterkt materiaal is dit niet nodig. De investering is twee tot drie maal zo hoog als voor PKD maar de resultaten rechtvaardigen deze meerprijs. Ook hier is eenzelfde scala aan producten beschikbaar.

Conclusie

Op dit filmpje zie je verschillende tools voor deze materialen in actie, en zie je ook dat er nog meer opties zijn dan hierboven benoemd.

De combinatie van matrix en glas en de glasinhoud vraagt om de juiste keuze van snijgeometrie , snijmateriaal, coating en strategie. Niets nieuws , maar we helpen je graag bij het maken van de juiste keuze.

Joop Lahm

About the author

Joop werkt al jaren in de verspanende industrie, en door de nauwe samenwerking met klanten en leveranciers weet hij veel over de verschillende processen. Door zijn ervaring heeft hij veel kennis van veel materialen en welke gereedschappen daar goed op kunnen worden toegepast.

Leave a Reply

Meest recente berichten