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Werkstoffbearbeitung

 

Titan Drehen & Fräsen

Titan drehen und fräsen – eine schwierige Aufgabe

Drehteile und Frästeile aus Titan herzustellen ist eine anspruchsvolle Aufgabe, die viel Erfahrung und Know-How erfordert. Die Herausforderungen bei der Bearbeitung von Titan auf Dreh- und Fräsmaschinen entstehen durch die speziellen Eigenschaften des Werkstoffs.

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Was ist Titan?

Titan ist ein Metall, das in der Erdkruste vorkommt. Es wird meist zu den Leichtmetallen gezählt. Titan gehört zwar zu den häufigsten, in der Erdkruste vorkommenden Metallen. Es kommt allerdings so gut wie nie in der Reinform vor. Meist wird es in mineralischen Verbindungen in Form von Legierungen abgebaut. Die Titankonzentrationen sind dabei oft sehr niedrig. Die Gewinnung des Metalls ist sehr aufwändig und extrem energieintensiv.Dieser Umstand macht Titan zu einem teuren und wertvollen Metall. 

Titan-Legierungen: Hart oder weich, die Legierung ist entscheidend

Reines Titan kommt nicht nur extrem selten in der Natur vor, es ist auch plastisch verformbar. Durch die Verwendung von Legierungszusätzen wird Titan sehr fest bei einer gleichzeitig geringen Dichte. Daher wird Titan zumeist in Form von bearbeitbaren Legierungen verwendet. Die Zusammensetzungen der Legierungen entscheiden dabei über die Materialeigenschaften. Titan-Legierungen werden immer dann verwendet, wenn es auf geringes Gewicht, hohe Festigkeit und hohe Korrosionsbeständigkeit ankommt.Titan-Legierungen werden häufig nach dem amerikanischen Standard ASTM mit Grade 1 bis Grade 39 klassifiziert. Grade 1 bis Grade 4 bezeichnet Rein-Titan verschiedener Reinheitsgrade. Grade 5 ist die am häufigsten verwendete Titan Legierung, die z.B. in der Industrie und in der Luftfahrt eingesetzt wird.

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Welche speziellen Eigenschaften hat Titan?

Titan ist ein edler und hochwertiger Werkstoff. Es ist ein sehr leichtes Metall, das jedoch sehr stabil ist. Titan ist etwa 40% leichter als Stahl. Je nach Legierung kann Titan bezüglich der Festigkeit jedoch an hochfesten Stahl heranreichen. Im Vergleich zu Aluminium ist Titan der schwerere Werkstoff, jedoch viel zugfester und stabiler. Diese Kombination - leicht und zugfest - macht den Werkstoff für viele Spezialanwendungen interessant.

Die Eigenschaften des Werkstoffs Titan:

  • geringes Gewicht
  • hohe Zugfestigkeit
  • hohe Stabilität
  • korrosionsbeständig
  • antimagnetisch
  • hohe Biokompatibilität (Verträglichkeit im Körper)

Herausforderungen bei der Bearbeitung von Titan-Drehteilen und Titan Frästeilen

Titan ist nicht nur aufwändig in der Gewinnung, sondern auch schwer zu bearbeiten. Besonders bei der zerspanenden Bearbeitung, wie dem Drehen und Fräsen, wird viel Erfahrung benötigt. Eine der Herausforderungen ist die Tendenz des Titans zur Kaltverfestigung. Das Material wird durch die Verformung dichter und damit fester und

schwerer zu bearbeiten. Die Kaltverfestigung bewirkt, dass bei zunehmender Bearbeitung des Materials mehr Kraft für die Bearbeitung aufgewendet werden muss. Außerdem verändern sich durch die Bearbeitung die Eigenschaften des Materials. Nur ein erfahrener Bearbeiter kann die richtige Kombination der gewünschten Eigenschaften Elastizität und Zugfestigkeit herstellen. Weitere Herausforderungen sind die Bildung von sehr langen Spänen und der damit verbundene schwierige Spanbruch beim Drehen von Werkstücken aus Titan oder Titanlegierungen.

Was muss bei den Bearbeitungswerkzeugen für Titan Fräs- und Drehteile beachtet werden?

Nur wenige Werkzeuge eignen sich für die Bearbeitung von Titan. Die Werkzeuge müssen eine noch höhere Härte als die Titan-Legierungen aufweisen. Die Materialeigenschaften stellen die Bearbeitungswerkzeuge auf eine harte Probe. Die Eigenschaften der Dreh- und Fräswerkzeuge, wie Härte und Beschichtung, sind für präzise Ergebnisse extrem wichtig. Kombiniert mit den richtigen Bearbeitungsparametern wie Vorschub, Drehzahl, Kühlung und Schmierung, entstehen in Expertenhand hochwertige Präzisionsteile aus den verschiedensten Titan-Legierungen.

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Wo werden Drehteile und Frästeile aus Titan verwendet?

Auf Grund der hohen Biokompatibilität (sehr gute Verträglichkeit im Körper) wird Titan oft in der Medizin, z.B. Bei Implantaten eingesetzt. Eigenschaften wie das geringe Gewicht, die hohe Festigkeit von Titan-Legierungen und die hohe Korrosionsbeständigkeit werden in der Luft- und Raumfahrt sowie der Rüstungsindustrie genutzt.

Haupteinsatzbereiche von Titan Drehteilen, Titan Frästeilen und des Werkstoffs Titan

  • Medizintechnik (Implantate, Zahnimplantate, Endoprothesen in der Orthopädietechnik)
  • Luftfahrt- und Raumfahrtindustrie
  • Fahrzeugtechnik
  • Schifffahrt
  • Industrie
  • Messtechnik

Produkte aus Titan - Bauteile für die Medizintechnik  

  • Titan-Knochenschrauben
  • Marknägel aus Titan
  • Knochenplatten
  • Komponenten und Teile für Prothesen
  • Wirbelsäulen-Implantate
  • Portsysteme
  • Bauteile für Blutpumpen
  • Dental-Implantate

Beutter Werkstoffe Titan Drehen fraesen Teil1Beutter Werkstoffe Titan Drehen fraesen Teil3

Beutter ist der Spezialist für Titan Drehteile, Titan Frästeile und die Bearbeitung von Titan in Kleinserien mit einer hohen Fertigungstiefe.

Viele Jahre Erfahrung im Entwickeln von Lösungen für Kunden.

Wir unterstützen Sie von der Teile- und Produktionsplanung bis zum fertigen Produkt. Dabei übernehmen wir die Gesamtverantwortung für alle Prozessschritte: Neben den zerspanenden Verfahren gehören dazu z. B. auch Laserbearbeitung und Galvanische Verfahren wie farbiges Anodisieren.

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René Meier
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