Schweizer Bearbeitung von Titanlegierungsteilen
Titan erfordert eine grundlegend andere Bearbeitungsmethode. Unsere CNC-Langdrehautomaten-Zelle ist speziell auf die besonderen Eigenschaften von Titan – geringe Wärmeleitfähigkeit, Kaltverfestigung und hoher Werkzeugverschleiß – ausgelegt, um komplexe Titanbauteile mit engen Toleranzen herzustellen, die Ihren Prüfanforderungen gerecht werden.
Warum Titan eines der am schwierigsten zu bearbeitenden Metalle ist
Titanlegierungen sind nicht einfach nur „härterer Stahl“. Die physikalischen Eigenschaften, die Titan wertvoll machen – hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, Korrosionsbeständigkeit, Biokompatibilität – sind dieselben Eigenschaften, die es schwierig für Werkzeuge machen und anfällig für Defekte sind, wenn der Prozess nicht auf sein Verhalten abgestimmt ist.
Die meisten Bearbeitungsfehler bei Titan lassen sich auf eine von vier Hauptursachen zurückführen. Wir gestalten unsere Prozessparameter, die Werkzeugauswahl und die Kühlmittelstrategie gezielt so, dass jede dieser Ursachen behoben wird:
Übermäßige Hitze in der Schneidzone
Die Wärmeleitfähigkeit von Titan beträgt etwa ein Sechstel der von Stahl. Die beim Zerspanen entstehende Wärme staut sich an der Kontaktfläche zwischen Werkzeug und Werkstück, anstatt abgeleitet zu werden. Dies beschleunigt den Werkzeugverschleiß, führt zu Aufbauschneiden und beeinträchtigt die Oberflächenbeschaffenheit. Um dies zu verhindern, setzen wir Hochdruckkühlmittel ein, das präzise auf den Schnitt gerichtet wird.
Kaltverfestigung unter dem Schnitt
Titan verfestigt sich unter Schnittbeanspruchung schnell. Unzureichende Vorschubgeschwindigkeiten oder ein stumpfes Werkzeug führen dazu, dass sich das Material vor der Schneide verfestigt, was den Schnitt zunehmend erschwert und zu Maßabweichungen führt. Unsere Werkzeugwegstrategie gewährleistet eine gleichmäßige Spanbelastung.
Rückfederung und Durchbiegung schlanker Teile
Das hohe Verhältnis von Festigkeit zu Steifigkeit bei Titan führt dazu, dass sich schlanke Teile unter Schnittkräften verformen und anschließend zurückfedern, was zu ungenauen Außendurchmessern führt. Langlauf-Drehmaschinen beheben dieses Problem, indem sie das Stangenmaterial an der Schnittstelle durch die Führungsbuchse abstützen – die mit Abstand effektivste Lösung für lange, dünne Titanteile.
Entflammbarkeitsrisiko bei Feinspänen
Feine Titanspäne und -staub sind entzündlich. Maschinensauberkeit, Spänemanagement und eine präzise Werkzeugwegstrategie zur Spanbrechung sind daher zwingende Prozesssicherheitsanforderungen. Unsere Schweizer Drehautomaten erzeugen kurze, präzise kontrollierte Späne, die kontinuierlich abgeführt werden.
Wie wir diese Einschränkungen durch technische Lösungen überwinden
Vorteile der Schweizer Bearbeitung von Titan
- Die Führungsbuchse stützt die Stange an der Schnittstelle – dies verhindert Durchbiegungen bei Teilen mit einem L/D-Verhältnis > 3:1, der häufigsten Ausfallursache bei schlanken Titanbolzen und -wellen.
- Ein kurzer, gestützter Überhang hält die Schnittkräfte gering – entscheidend für die Verhinderung der Kaltverfestigungskaskade von Titan.
- Spezielle Kühlmittelstrategie: Hochdruck-Flutkühlung an der Werkzeugspitze, abgestimmt auf die jeweilige Legierung, die bearbeitet wird.
- PVD-beschichtete Hartmetallwerkzeuge mit optimierter positiver Spanwinkelgeometrie – reduzieren die Schnittkräfte und minimieren die Wärmeentwicklung im Vergleich zu Standardeinsätzen
- Konservative, aber dennoch produktive Vorschubgeschwindigkeiten pro Umdrehung wurden je nach Güteklasse ausgewählt: Ti-6Al-4V und Reintitan der Güteklasse 2 erfordern unterschiedliche Parameter.
- Spanbrechender Werkzeugweg in jedes Programm integriert – lange Titanspäne wickeln sich um das Werkzeug und verursachen Werkzeugbruch; wir verhindern dies bereits in der Programmierphase.
- Prozessbegleitende Messung kritischer Durchmessermerkmale – erkennt thermische Drift, bevor Ausschuss entsteht
Von uns bearbeitete Titansorten
Wir verwenden für jede Titansorte spezifische Prozessparameter, Werkzeugspezifikationen und Kühlmittelprotokolle. Das Verständnis des sortenspezifischen Verhaltens ist die Voraussetzung für die Herstellung gleichbleibender, konformer Teile.
Ti-6Al-4V
Das Arbeitstier unter den Titanlegierungen. 6 % Aluminium und 4 % Vanadium ergeben eine Alpha-Beta-Legierung mit hervorragendem Festigkeits-Gewichts-Verhältnis und exzellenter Dauerfestigkeit. Das am häufigsten verwendete Titan in der Luft- und Raumfahrt sowie in medizinischen Anwendungen – und das am schwierigsten zu bearbeitende.
- Zugfestigkeit≈ 950 MPa
- Streckgrenze≈ 880 MPa
- Härte36 HRC typisch
- Signaldichte4.43 g / cm³
- Bearbeitbarkeitsbewertung~20% des Stahls 1212
Allgemeine Anwendungen
Kommerziell reines Titan
Reines Titan mit der höchsten Korrosionsbeständigkeit innerhalb der Titanfamilie. Geringere Festigkeit als Grad 5, aber ausgezeichnete Umformbarkeit und Schweißbarkeit. Die bevorzugte Sorte für die chemische Verarbeitung, medizinische Implantate mit höchsten Anforderungen an die Biokompatibilität und Schiffsausrüstung.
- Zugfestigkeit≈ 345 MPa
- Streckgrenze≈ 275 MPa
- Härte80 HRB typisch
- Signaldichte4.51 g / cm³
- KorrosionsbeständigkeitAusgezeichnet (Meerwasser, Säuren)
Allgemeine Anwendungen
Ti-6Al-4V ELI
Die ELI-Variante (Extra Low Interstitial) der Güteklasse 5 zeichnet sich durch eine präzisere Kontrolle des Sauerstoff-, Stickstoff-, Kohlenstoff- und Eisengehalts aus, was zu einer höheren Bruchzähigkeit und Rissbeständigkeit bei niedrigen Temperaturen führt. Sie ist der Standard für implantierbare Medizinprodukte, bei denen die Dauerfestigkeit unter zyklischer Belastung entscheidend ist.
- Zugfestigkeit≈ 860 MPa
- HauptvorteilÜberlegene Bruchzähigkeit
- StandardASTM F136 (Implantatqualität)
- BearbeitbarkeitÄhnlich wie Klasse 5
Allgemeine Anwendungen
Ti-3Al-2.5V
Eine Legierung mit halber Festigkeit, die die Festigkeit von Güteklasse 5 mit der Korrosionsbeständigkeit von Güteklasse 2 vereint. Sie ist besser kaltumformbar als Ti-6Al-4V und etwas leichter zu bearbeiten. Sie findet breite Anwendung in Hydraulikleitungen, Fahrradrahmen und Fluidsystemen für die Luft- und Raumfahrt, wo neben Festigkeit auch Gewicht und Korrosionsbeständigkeit eine Rolle spielen.
- Zugfestigkeit≈ 620 MPa
- HauptvorteilGute Kaltverformbarkeit
- BearbeitbarkeitBesser als Note 5
Allgemeine Anwendungen
Warum Schweizer Bearbeitung für Titan?
Die Bearbeitung mit einem Langdrehspindelstock ist nicht nur eine Stilfrage – für bestimmte Geometrien von Titanbauteilen ist sie das technisch korrekte Verfahren. Aus diesem Grund setzen wir bei den meisten Präzisionsteilen aus Titan standardmäßig auf die Langdrehbearbeitung:
Die Führungsbuchse verhindert die Durchbiegung.
Das Stangenmaterial durchläuft eine eng tolerierte Führungsbuchse, die es im Bereich von Bruchteilen eines Millimeters von der Schnittzone abstützt. Bei Titan – das ein hohes Verhältnis von Elastizitätsmodul zu Festigkeit aufweist und daher unter Schnittbelastung elastische Verformungen verursacht – ist dies bei schlanken Bauteilen unerlässlich.
Kurzer Werkzeugüberhang reduziert Rattern
Beim Bearbeiten von Titan beschleunigt das Rattern den Werkzeugverschleiß exponentiell und hinterlässt charakteristische Oberflächenmuster, die zu Ermüdungsrissen führen. Die Geometrie mit minimalem Überhang beim Schweizer Drehen sorgt für eine hohe Steifigkeit des Systems und unterdrückt das Rattern während des gesamten Bearbeitungsprozesses.
Live-Werkzeuge für die komplette Fertigung eines Bauteils in einer Aufspannung
Unsere CITIZEN Swiss-Maschinen verfügen über angetriebene Fräs-, Bohr-, Gewindeschneid- und Querbohrwerkzeuge an der Gegenspindel. Ein Titanbauteil mit gedrehtem Außendurchmesser, Querbohrungen und plangefrästen Merkmalen wird in einem einzigen Arbeitsgang fertiggestellt – ohne Nachspannen, das zu Positionsfehlern führen könnte.
Gleichmäßige Spankontrolle bei kleinen Durchmessern
Schweizer Drehmaschinen erzeugen kurze, präzise Späne bei Titanrohlingen mit kleinem Durchmesser. Lange, fadenförmige Späne – ein häufiges Problem bei herkömmlichen CNC-Drehmaschinen für Titan – wickeln sich um das Werkzeug und verursachen plötzlichen Werkzeugbruch und Werkstückschäden. Unsere Spanbruchstrategie ist in die Schnittparameter integriert.
Prozessvergleich für Titanbauteile mit kleinem Durchmesser (< Ø25 mm):
| Capability | Schweizer CNC | Konv. CNC-Drehmaschine |
|---|---|---|
| Kontrolle der Durchbiegung schlanker Teile | ✓ Ausgezeichnet | Begrenzt |
| Chatter-Unterdrückung | ✓ Hohe Steifigkeit | Werkzeugabhängig |
| Komplettes Teil in einem Setup | ✓ Live-Werkzeuge | Mehrere Operationen |
| Chipsteuerung auf Ti | ✓ Kurze Chips | Lange Saiten |
| Mindeststabdurchmesser | Ø0.5 mm | Typischerweise Ø5+ mm |
| Oberflächengüte Ra | ≤ 0.8 μm | 1.6 μm typisch |
| Wiederholgenauigkeit von Aufbau zu Aufbau | ± 0.005 mm | ±0.010 mm typisch |
Bei Werkstücken mit einem Außendurchmesser über 32 mm wechseln wir zu unseren Dreh-Fräszentren mit festem Spindelstock (CITIZEN BNC40# und MAZAK Plattformen), wo der Stangendurchmesser den Bereich der Schweizer Führungsbuchsen überschreitet.
Maschinen, die wir für die Titanbearbeitung verwenden
Nicht jede Schweizer Maschine in unserer Fertigungszelle verarbeitet Titan – wir ordnen Titanprogramme Plattformen zu, deren Prozessfähigkeit, Werkzeugkalibrierung und Kühlmittelzufuhr wir für das Material verifiziert haben. Dies sind diese Maschinen:
Verschiebender Kopfstock Swiss — A20 Serie
Unsere primäre Plattform für Titanstangen bis Ø25 mm. Die Führungsbuchsengeometrie und die Hochdruckkühlfähigkeit der A20 machen sie zur idealen Wahl für schlanke Teile aus Ti-6Al-4V und Güteklasse 2.
- BarkapazitätØ0.5 – 25 mm
- Toleranz gegenüber Titan± 0.005 mm
- Live-WerkzeugeFräsen, Bohren, Gewindeschneiden
- KühlmittelHochdruck auf die Schnittstelle gerichtet
Verschiebender Kopfstock Swiss — A16 Serie
Deckt den Mikrobereich der Schweizer Titanbearbeitung ab – Pogo-Pins, Implantat-Abutmentschrauben und Knochenankerschäfte in Ø0.5–15 mm. Die Steifigkeit des A16 bei kleinen Stegen ist außergewöhnlich für feine Titanbearbeitungen.
- BarkapazitätØ0.5 – 15 mm
- Toleranz gegenüber Titan± 0.005 mm
- Ideale Titan-SortenKlasse 2, Klasse 23 ELI
Langdrehmaschine (CNC) — B206
Die B206 von Tsugami bietet eine hohe Steifigkeit bei der Stangenzuführung und eine präzise Gegenspindelsteuerung – ideal geeignet für Teile aus medizinischem Titan, bei denen Oberflächenintegrität und Maßgenauigkeit von größter Bedeutung sind.
- BarkapazitätØ1 – 20 mm
- Toleranz gegenüber Titan± 0.005 mm
- Ideale Titan-SortenTi-6Al-4V, Klasse 23
Dreh-Fräsmaschine mit festem Spindelstock — BNC 40#
Wenn der Außendurchmesser Ihres Titanbauteils den Bereich der Schweizer Führungsbuchse überschreitet, kommt die BNC40# zum Einsatz. Sie deckt Titanstangen mit einem Durchmesser von 5 bis 120 mm ab und bietet volle Y-Achsen-Antriebsfräsfähigkeit für außermittige Bearbeitungselemente.
- BarkapazitätØ5 – 120 mm
- Toleranz gegenüber Titan± 0.005 mm
- Live-WerkzeugeY-Achsen-Fräsen inklusive
Mehrachsige Dreh-Fräszentren
Die Dreh-Fräs-Plattformen von MAZAK bewältigen die geometrisch komplexesten Titanbauteile – Ventilkörper mit mehreren Merkmalen, Flansche und Strukturhalterungen, die neben dem Drehen auch eine simultane 5-Achs-Bearbeitung erfordern.
- Einrichtung5-Achsen-Simultanbearbeitung
- Ideal fürKomplexe Titan-Strukturteile
- Toleranz± 0.005 mm
Honen und Oberflächenbearbeitung für Titanbohrungen
Nachbearbeitung von Bohrungen an Titanbauteilen mit unseren Sunnen-Schleifhonmaschinen. Entscheidend für Bohrungen in Fluidkanälen von Titanbauteilen für die Medizin- und Luftfahrtindustrie, die eine Oberflächenrauheit (Ra) von ≤ 0.2 μm erfordern.
- ProzessAbrasives + Extrusionshonen
- OberflächengüteRa ≤ 0.2 μm erreichbar
- Equipment5× Sunnen Honmaschinen
Titan-Schneidparameter, mit denen wir arbeiten
Dies sind die Prozessparameter, mit denen wir Ti-6Al-4V auf Schweizer Plattformen verarbeiten. Für Güteklasse 2 und Güteklasse 23 gibt es separate Datenblätter – fordern Sie diese bei der DFM-Prüfung an.
Höhere Drehzahlen beschleunigen den Werkzeugverschleiß exponentiell.
Zu niedrig → Kaltverfestigung; zu hoch → Rattern.
Um Reibung zu vermeiden, wurde die Temperatur konstant gehalten.
Flutkühlung ist für Titan nicht ausreichend.
Die Werkzeugkosten sind in jedem Angebot für TI enthalten.
≤ 0.2 μm nach dem Elektropolieren oder Honen.
Wichtig für Käufer: Die Werkzeugkosten für Titan sind deutlich höher als für Stahl oder Aluminium. Ein Werkstück aus Ti-6Al-4V, das mit 40 m/min bearbeitet wird, benötigt etwa fünfmal so viel Werkzeug wie eines aus Edelstahl 303. Wir berücksichtigen dies transparent in unserer Preisgestaltung – in unseren Angeboten für Titanbearbeitungen werden die Werkzeugkosten separat ausgewiesen, sodass Sie genau wissen, wofür Sie bezahlen. Wir bieten Titanbearbeitung nicht unter Wert an, um Aufträge zu gewinnen und liefern dann keine minderwertigen Oberflächen oder Teile außerhalb der Toleranz, weil die Finanzierung des Prozesses unzureichend war.
Titanteile, auf die wir uns spezialisiert haben
Die Schweizer Bearbeitung ist am kostengünstigsten für rotationssymmetrische Teile unter Ø32 mm. Dies sind die Teilefamilien, die wir am häufigsten in Titan fertigen:
Wellen und Stifte
Präzisionsgedrehte Wellen mit geschliffenem oder gehontem Außendurchmesser, Schulterprofilen und Gewindeenden. Die Führungsbuchse ist hierbei unerlässlich – Außendurchmessertoleranz ±0.005 mm über die gesamte Länge.
- Außendurchmesserbereich: Ø1–25 mm
- L/D-Verhältnis bis zu 50:1
- OD-Toleranz ±0.005 mm
- Typische Güte: Ti-6Al-4V, Güteklasse 2
Knochenschrauben und Implantatbefestigungen
ASTM F136-konformes Ti-6Al-4V ELI oder Güteklasse 23. Selbstschneidende Gewindeprofile, Antriebsvertiefungen (Torx, Sechskant, Phillips) und Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit gemäß Implantatspezifikationen.
- Durchmesser: Ø 1.0–8.0 mm (typisch)
- Material: Klasse 23 / Klasse 5 ELI
- Fadenformen: Kortikal, spongiös, gestielt
- Oberfläche: Ra ≤ 0.8 μm bearbeitet
Befestigungselemente und Buchsen für die Luft- und Raumfahrt
AS9100D-zertifizierte Fertigung von hochpräzisen Schrauben, Schulterschrauben, Buchsen und Abstandshaltern für die Luft- und Raumfahrt. Umfassende Erstmusterprüfung, Chargenrückverfolgbarkeit und Materialzertifizierung.
- Güteklasse: Ti-6Al-4V gemäß AMS 4928
- Gewindetoleranz: Klasse 3A/3B
- Chargenrückverfolgbarkeit: Vollständiges Zertifikatspaket
- Inspektion: ZUFRIEDEN gemäß AS9102
Ventilgehäuse und Verteilerkomponenten
Titanventilgehäuse für korrosive Medien, Fluidförderung und Reinstprozesse. Querbohren, Kanalisieren und Sitzformen in einem einzigen Dreh- oder Fräszyklus.
- Außendurchmesserbereich: Ø8–120 mm
- Oberflächengüte der Bohrung: Ra ≤ 0.4 μm
- Typische Güteklasse: Güteklasse 2, Ti-3Al-2.5V
- Merkmale: Quergebohrte Anschlüsse, NPT-Gewinde
Zahnimplantat-Komponenten
Implantatkörper, Abutmentschrauben, Heilkappen und Abdeckschrauben in Güteklasse 4 oder Güteklasse 23. Innensechskant-, Morsekonus- und Außensechskant-Schnittstellengeometrien – Toleranz ±0.003 mm an kritischen Passflächen.
- Durchmesser: Ø 3.0–6.0 mm (typisch)
- Werkstoff: Titan Grad 4 CP oder Titan Grad 23
- Schnittstelle: ±0.003 mm auf Morsekonus
- Oberfläche: Bearbeitet Ra ≤ 0.4 μm
Sensorgehäuse und Instrumentenkörper
Leichte Gehäuse aus Titan, Drucksensorgehäuse und Instrumentengehäuse, bei denen die nichtmagnetischen Eigenschaften oder die Korrosionsbeständigkeit von Titan die Materialwahl gegenüber Aluminium oder Edelstahl bestimmen.
- Außendurchmesserbereich: Ø5–80 mm
- Gewinde: M2–M64, UN, NPT
- Typische Güteklasse: Ti-6Al-4V
- Merkmale: Rändelung, O-Ring-Nuten, Abflachungen
Wohin unsere Titanteile gehen
Unsere Titanbearbeitung ist ausschließlich industriell und auf höchste Zuverlässigkeit ausgelegt. Wir bearbeiten keine Titanprodukte für Endverbraucher. Jede der folgenden Anwendungen stellt einen Kontext dar, in dem ein Bauteilversagen reale Konsequenzen hat.
Strukturelle und flugkritische Komponenten
AS9100D-zertifiziert. Dank seines hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses ist Titan Standard für Befestigungselemente der Flugzeugzelle, Halterungen, Betätigungsbolzen und Fahrwerkskomponenten. Wir fertigen gemäß AMS 4928 (Ti-6Al-4V) mit vollständiger FAIR-Zertifizierung und Materialrückverfolgbarkeit.
Implantierbare und chirurgische Hardware
Die Biokompatibilität von Titan ist unter den Konstruktionsmetallen unübertroffen. Wir verarbeiten Implantat-taugliches Ti-6Al-4V ELI (Grad 23) nach ASTM F136, Reintitan Grad 2 nach ASTM F67 und Titan Grad 4 für zahnärztliche Komponenten. Oberflächengüte und Maßgenauigkeit haben für uns höchste Priorität.
Korrosionsbeständige Flüssigkeitshardware
Aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit gegenüber oxidierenden Säuren, Chlor und Meerwasser ist Titan der Güteklasse 2 das Material der Wahl für Ventilkörper, Armaturen und Verteiler in der chemischen Verarbeitung, Offshore-Anlagen und Reinstwassersystemen.
Leichte Struktur- und Befestigungssysteme
Titanbefestigungselemente, Fahrwerkskomponenten und Antriebskomponenten – hier zählt jedes Gramm. Wir fertigen gemäß AMS 4928 und AMS 4931 für Motorsportanwendungen mit engen Gewindetoleranzen.
Oberflächenveredelung für Titanteile
Die bearbeitete Oberfläche ist nur der Ausgangspunkt für viele Titananwendungen. Wir koordinieren die folgenden Bearbeitungsprozesse, wobei die Chargenrückverfolgbarkeit durchgehend gewährleistet ist:
Passivierung
Titan bildet von Natur aus eine stabile Oxidschicht. Durch kontrollierte Passivierung – typischerweise mit Salpetersäure oder Zitronensäure gemäß ASTM A967 – entsteht jedoch ein gleichmäßiger, reproduzierbarer Passivfilm. Standard für Titanbauteile in der Medizintechnik und Luft- und Raumfahrt.
Medizin-/Luft- und Raumfahrtstandard
Elektropolieren
Elektrochemische Entfernung der mikroskopischen Oberflächenschicht zur Erzeugung einer spiegelglatten Oberfläche und Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit. Erreichbar sind Rauheitswerte (Ra) ≤ 0.2 μm. Anwendung: Oberflächen mit Flüssigkeitskontakt und Implantatoberflächen.
Ra ≤ 0.2 μm
Schleifen
Für Bohrungsflächen in Titan-Ventilgehäusen, Betätigungszylindern und Fluidkomponenten. Sunnen-Honmaschinen vor Ort. Bohrungsgeometrie (Rundheit, Zylindrizität) und Oberflächengüte wurden gleichzeitig verbessert.
Bohrungsbearbeitung
Eloxieren (Typ II)
Die Titananodisierung erzeugt durch die Dicke der Oxidschicht, nicht durch Farbstoffe, eine dekorative Farbe. Die Typ-II-Anodisierung erhöht zudem die Oberflächenhärte geringfügig. Sie wird für chirurgische Instrumente, Implantat-Probesets und Sportartikel verwendet.
Farbcodierung verfügbar
PVD-Beschichtung
Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) von TiN, TiCN und AlTiN auf Titanwerkzeugen und Verschleißteilen erhöht die Oberflächenhärte und reduziert den Reibungskoeffizienten. Die Koordination erfolgt über unser Partnernetzwerk.
Verschleißschutz
Glasperlenstrahlen
Gleichmäßige, matte Oberfläche von Titanbauteilen für ein einheitliches Erscheinungsbild und leichtes Entgraten. Häufig verwendet für Gehäuse chirurgischer Instrumente und Strukturbauteile in der Luft- und Raumfahrt, die vor Ort einer Sichtprüfung unterzogen werden.
Gleichmäßiges mattes Finish
Anmerkung zur Wasserstoffversprödung
Titanlegierungen – insbesondere Ti-6Al-4V – neigen aufgrund bestimmter Beschichtungs- und Säurereinigungsverfahren zur Wasserstoffversprödung. Wir wenden galvanische Beschichtungsverfahren (Vernickelung, Hartverchromung, Cadmierung) auf Titanbauteile nur nach ausdrücklicher technischer Prüfung an. Sollte Ihre Zeichnung eine Beschichtung vorsehen, die zu Wasserstoffexposition führt, werden wir dies im Rahmen der DFM-Prüfung kennzeichnen und Alternativen besprechen.
Wie wir Titanbauteile prüfen und zertifizieren
Titanbauteile erfordern eine Prüfdisziplin, die über die reine Dimensionsmessung hinausgeht. Materialprüfung, Oberflächenintegrität und Prozessdokumentation erfordern spezifische Kontrollen, die wir bei jedem Auftrag aufrechterhalten:
AS9100D — Qualitätsmanagementsystem für die Luft- und Raumfahrt
Erstmusterprüfung gemäß AS9102, Chargenrückverfolgbarkeit, Konfigurationskontrolle und vollständige Dokumentation von Abweichungen bei der gesamten Titan-Luft- und Raumfahrtproduktion.
IATF 16949:2016 — Qualitätsmanagementsystem für die Automobilindustrie
PPAP-Dokumentation, FMEA und SPC sind für Automobilprojekte mit Titananteil verfügbar. PPAP Level 3 ist Standard; andere Level auf Anfrage.
Materialzertifizierung
Jeder Titanbestellung liegen Werkszeugnisse mit Chargen-/Schmelznummern bei. Zertifizierungen nach AMS 4928, ASTM F136, ASTM F67 und ASTM B265 werden für jede Güteklasse aufrechterhalten.
Röntgenfluoreszenz-Materialprüfung
Seiko SII SEA1000A Röntgenfluoreszenzanalyse vor Ort zur positiven Materialidentifizierung (PMI) – wir überprüfen, ob die Legierung mit dem Werkszeugnis übereinstimmt, bevor der Stab in die Maschine gelangt.
Prüfgeräte für Titanteile
- Mitutoyo CMM (3-Koordinaten) ±0.001 mm · Japan
- Mitutoyo Rauheitsmessgerät Oberflächengüteprüfung Ra
- Rational 2D / 2.5D Optical ±0.001 mm · 4 Einheiten
- Seiko SII Röntgenfluoreszenz-Analysator PMI / Legierungsprüfung
- RKE CCD Auto-Sorter ±0.002 mm · 6 Einheiten
- Mitutoyo Höhenmesser ±0.001 mm · Japan
- Vickers Härteprüfgerät Überprüfung nach der Wärmebehandlung
Schweizer Bearbeitung von Titan – Häufig gestellte Fragen
Drei Kostenfaktoren unterscheiden Titan von Edelstahl: (1) Werkzeugstandzeit. Die Zerspanbarkeit von Ti-6Al-4V beträgt nur etwa 20 % der von Automatenstahl 1212 – Wendeschneidplatten verschleißen 5- bis 10-mal schneller als bei Edelstahl 303. (2) Schnittgeschwindigkeit. Titan muss mit deutlich geringeren Schnittgeschwindigkeiten bearbeitet werden, um Wärmestau zu vermeiden. Langsamere Schnittgeschwindigkeiten bedeuten längere Zykluszeiten auf derselben Maschine. (3) Anforderungen an Hochdruckkühlmittel. Standard-Flutkühlmittel reichen für Titan nicht aus – eine gezielte Hochdruckzufuhr (50–70 bar) ist erforderlich, was spezielle Maschinenausstattung voraussetzt. Wir legen diese Kosten transparent dar: Unsere Angebote für Titan weisen Material, Werkzeuge, Zykluszeit und Oberflächenbearbeitung separat aus, sodass Sie genau sehen, welche Kostenfaktoren den Preis bestimmen.
Beide Legierungen bestehen aus demselben Grundwerkstoff (6 % Aluminium, 4 % Vanadium), jedoch weist die Güteklasse 23 ELI – Extra Low Interstitial – strengere Kontrollen hinsichtlich Sauerstoff (max. 0.13 % gegenüber 0.20 %), Stickstoff, Kohlenstoff und Eisen auf. Diese engeren Grenzwerte verbessern die Bruchzähigkeit, die Beständigkeit gegen Ermüdungsrissausbreitung und die Duktilität bei niedrigen Temperaturen. Güteklasse 23 gemäß ASTM F136 ist der Standard für implantierbare Medizinprodukte, bei denen die zyklische Belastung über Jahre hinweg die Rissinitiierung und -ausbreitung kritisch macht. Für Strukturbauteile in der Luft- und Raumfahrt ist in der Regel die Standardgüteklasse 5 ausreichend. Wir haben beide Güteklassen auf Lager oder können sie beschaffen und beraten Sie bei der Auswahl im Rahmen der DFM-Prüfung.
Ja. Im Rohzustand erreichen wir auf Titanoberflächen eine Rauheit (Ra) von ≤ 0.8 μm. Durch Elektropolieren erzielen wir eine Rauheit von ≤ 0.2 μm. Für Anforderungen an die Oberflächenstruktur von Implantaten (z. B. spezifische Ra-Bereiche für die Osseointegration auf Implantatkörpern) können wir kontrolliertes Strahlen, Säureätzen oder Elektropolieren auf das gewünschte Texturprofil abstimmen. Alle Bearbeitungsschritte erfolgen chargenweise rückverfolgbar, und die Dokumentation des Bearbeitungsprozesses wird mit dem Lieferpaket mitgeliefert. Hinweis: Die Oberflächengüteprüfung von Titan erfolgt mit unserem Mitutoyo 178-560 Profilometer – wir verlassen uns nicht auf eine visuelle Beurteilung.
Wir bearbeiten üblicherweise nach folgenden Normen: AMS 4928 (Ti-6Al-4V-Stangen und -Blöcke, Luft- und Raumfahrt), ASTM F136 (Ti-6Al-4V ELI für chirurgische Implantate), ASTM F67 (unlegiertes Titan der Güteklassen 1, 2, 3 und 4 für chirurgische Implantate), ASTM B265 (Titanbänder, -bleche und -platten) und AMS 4931 (Ti-6Al-4V-Stangen, geglüht). Zu jeder Bestellung werden Materialzertifikate gemäß diesen Normen mitgeliefert. Sollte Ihre Zeichnung eine hier nicht aufgeführte Spezifikation erfordern, fragen Sie uns bitte – wir prüfen unsere Materialbeschaffungsmöglichkeiten, bevor wir Ihnen ein Angebot unterbreiten.
Wir verwenden vor Ort ein Seiko SII SEA1000A Röntgenfluoreszenz-Analysegerät (RFA), um eingehende Titanstangen vor der Bearbeitung eindeutig zu identifizieren. Die RFA bestätigt, dass die Elementzusammensetzung mit dem Werkszeugnis übereinstimmt und deckt so Verwechslungen auf, die andernfalls zu fehlerhaften Teilen in kritischen Anwendungen führen könnten. Die PMI-Daten werden zusammen mit der Chargendokumentation geführt und können auf Wunsch dem Lieferpaket beigefügt werden.
Es gibt keine feste Mindestbestellmenge. Prototypenserien von 5–20 Stück sind üblich für Titanbauteile in der Entwicklungsphase, insbesondere für Kunden aus der Medizintechnik und der Luft- und Raumfahrt, die Erstmuster benötigen, bevor sie sich für eine Serienproduktion entscheiden. Bei der Serienfertigung (Tausende von Stück) skaliert der Preis entsprechend. Da Titan erhebliche Material- und Werkzeugkosten verursacht, ist der Preis für Prototypen höher als der Preis für die Serienproduktion – wir weisen in unseren Angeboten explizit darauf hin, damit Sie Ihr Entwicklungsbudget korrekt planen können.
Ja, und wir empfehlen es ausdrücklich für Titanbearbeitungen. Häufige Probleme bei der Titan-DFM-Zeichnung sind: Toleranzen von ±0.002 mm für Merkmale, die diese nicht erfordern (was zu unnötigen Kosten ohne Qualitätsvorteil führt), Oberflächengüteangaben, die enger sind als für die Anwendung nötig, Gewindeformen mit unzureichendem Wurzelradius (Spannungskonzentration in einem ermüdungsempfindlichen Material) und Materialangaben, die nicht zwischen Güteklasse 5 und Güteklasse 23 unterscheiden, obwohl Implantatmaterial erforderlich ist. Unsere DFM-Prüfung ist im Rahmen der Angebotserstellung kostenlos.
Titan ist schweißbar, benötigt jedoch während und nach dem Schweißen Schutzgas (Argon), um Oxidation zu verhindern – auch auf der Rückseite der Schweißnaht. Für Titanbaugruppen, bei denen Verunreinigungen durch konventionelles Schweißen inakzeptabel sind, koordinieren wir das Elektronenstrahlschweißen (EBW) über unser Partnernetzwerk. EBW wird im Vakuum durchgeführt und erzeugt saubere, schmale Schweißnähte mit minimaler Wärmeeinflusszone – ideal für Titanbaugruppen mit engen Toleranzen. Falls Ihre Titanteile eine Nachbearbeitung erfordern, besprechen Sie dies bitte in der DFM-Phase, damit es in die Bearbeitungsreihenfolge und die Maßplanung einfließen kann.
Sind Sie bereit, Ihre Anforderungen an die Titanbearbeitung zu besprechen?
Senden Sie uns Ihre Zeichnung oder beschreiben Sie Ihr Bauteil. Wir prüfen diese auf spezifische DFM-Probleme bei Titan und senden Ihnen innerhalb von 24–48 Stunden ein Angebot. Für die Angebotserstellung gehen Sie keine Verpflichtung ein.
- Ti-6Al-4V, Güteklasse 2, Güteklasse 23 ELI – alle mit Zertifikaten auf Lager oder beschafft
- Schweizer Bearbeitung Ø0.5–32 mm, Dreh-Fräsen bis Ø150 mm
- AS9100D-zertifiziert – Rückverfolgbarkeit im Luft- und Raumfahrtbereich verfügbar
- ASTM F136 / F67 — Dokumentation für Implantate
- XRF-positive Materialidentifizierung an allen Ti-Stangen
- Erster Artikel + CMM-Bericht vor Produktionsfreigabe