Experimental study on delamination, mechanical loads and tool wear in drilling of woven composite laminates

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Die besonderen Eigenschaften von faserverstärkten Kunststoffen (FVK) und ihr hohes Potenzial für Leichtbaustrukturen führen zu einer steigenden Nachfrage in der Flugzeug- und Automobilindustrie, um konventionelle Materialien zu ersetzen. Das Bohren von FVK stellt hohe Anforderungen an die Prozessbeherrschung, da Verschleißmechanismen am Werkzeug und Schädigungsmechanismen im Werkstoff die Qualität der Werkstücke beeinträchtigen. Um ein besseres Prozessverständnis zu entwickeln, müssen die relevanten Wirkmechanismen erfasst werden. Bei der Bohrungsfertigung in FVK ist das Auftreten von Delaminierungen ein schwer beherrschbares Phänomen. Diese Dissertation untersucht den Bohrprozess an textilverstärktem Kohlenstoff- (CFK) und Glasfaserepoxidharz (GFK). Es wurden unbeschichtete Hartmetallbohrer mit unterschiedlichen Geometrien eingesetzt, um Vorschubkraft und Bohrmoment zu messen. Ein optimiertes Beurteilungskriterium quantifiziert die Delamination an Bohrungsein- und -austritt. Die Analyse zeigt, dass die Belastung beim Bohren von GFK durch angepasste Werkzeuggeometrien signifikant reduziert werden kann. Bei CFK bestätigen die Bohrversuche nicht uneingeschränkt die in der Literatur angegebenen Modelle zur Korrelation von Vorschubkraft und Delamination. Positive Spanwinkel und scharfe Schneidkanten sind am effektivsten zur Reduzierung von Delaminationen. Die qualitative Analyse von Hochgeschwindigkeitsvideoaufnahmen erklärt den M