Dünnwandige Strukturen aus Titanlegierungen werden aufgrund ihrer hervorragenden Gesamtleistung häufig in der Luft- und Raumfahrt, im Schiffbau, in der chemischen Ausrüstung, in der Medizintechnik und in anderen Bereichen eingesetzt. Abhängig von den strukturellen Eigenschaften des Produkts und dem Produktionsvolumen werden für dünnwandige Teile aus Titanlegierungen unterschiedliche Herstellungsverfahren angewendet. In den frühen Phasen der Produktentwicklung werden in der Regel spanabhebende oder blechumformende Verfahren gewählt.
Für die Bearbeitung und Formung kleiner, hochpräziser -Teile aus Titanlegierungen wird typischerweise die CNC-Bearbeitung (CNC-Drehen, CNC-Fräsen) gewählt. Unter diesen nimmt die Mikrofrästechnologie aufgrund ihrer relativ hohen Bearbeitungseffizienz und Eignung für komplexe Geometrien eine wichtige Position bei der Bearbeitung von dünnwandigen Strukturen aus Titanlegierungen ein. Es gilt derzeit als fortschrittliches Herstellungsverfahren. Typische dünnwandige Strukturen unterliegen jedoch beim Materialschneiden komplexen Spannungen, was es schwierig macht, Spannungen und Verformungen mithilfe der klassischen Theorie zu analysieren. Selbst mit fortschrittlichen Schneidtechniken wie dem Mikrofräsen bleibt die Kontrolle der Maßhaltigkeit eine Herausforderung.
Die Blechumformtechnik ist ein herkömmliches Umformverfahren für dünnwandige Strukturen. Die Kaltumformung ist die am weitesten verbreitete Blechtechnik, mit der jedoch im Allgemeinen nur Teile mit einfachen Formen hergestellt werden können, wie z. B. Streben und Eckbleche mit sanften Kurven. Titanlegierungen weisen bei Raumtemperatur eine sehr schlechte Plastizität auf und weisen nach der Umformung oft eine erhebliche Rückfederung auf. Darüber hinaus unterliegt das Material einer starken Kaltverfestigung, wodurch es schwierig wird, die Maßhaltigkeit aufrechtzuerhalten. Derzeit werden im Luft- und Raumfahrtsektor dünnwandige Titanlegierungsteile im Allgemeinen durch Warmumformung und superplastische Umformung sowie fortschrittliche Blechtechniken wie Kugelstrahlumformung, Aushärtungsumformung, Drehen und Warmkriechumformung geformt. Während diese fortschrittlichen Blechprozesse hohe -Präzisions- und -Qualitätsanforderungen erfüllen können, erfordern sie häufig maßgeschneiderte Formen, die komplex, zeitaufwändig und kostspielig sind.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Herstellung dünnwandiger, speziell geformter Schalen aus Titanlegierungen mithilfe von CNC-Bearbeitung oder Blechbearbeitung allein mehrere Probleme mit sich bringt und für die praktische Produktion nicht geeignet ist. Basierend auf den technischen Anforderungen des Produkts ist daher die innovative Kombination mehrerer herkömmlicher ausgereifter Prozesstechnologien ein praktikabler Ansatz zur Bewältigung der Herausforderungen bei der Formung und Bearbeitung komplexer dünnwandiger Titanlegierungsteile.
