Potřeba zdokonalování užitných vlastností výrobků (jako je delší životnost, nižší hmotnost apod.) při zachování nebo i zlepšení jejich mechanických a fyzikálních parametrů vede ke stále se zvyšujícímu objemu použití moderních hi-tech konstrukčních materiálů.
Vláknové kompozity s polymerní matricí jsou jedním z těchto moderních materiálů. Tyto materiály dnes již nejsou využívány výhradně v letectví, ale rozšiřují se dále, například do oblastí automobilového průmyslu, energetiky, stavebnictví, nebo pro spotřební a sportovní zboží. Stejně jako v jiných oblastech, přináší silný konkurenční tlak potřebu zvyšovat efektivitu opracování i těchto materiálů, které je v řadě aspektů velmi specifické. Vzhledem k odlišnostem při jejich obrábění je jednou z cest k dosažení vyšší efektivity procesu použití specializovaných moderních nástrojů a pro ně vhodných řezných podmínek.
OBRÁBĚNÍ KOMPOZITŮ
Vývoj nástrojů pro produktivní a hospodárné obrábění kompozitních materiálů s termoplastickou matricí (Fiber Reinforced Thermoplastic – FRTP materiál) bylo předmětem aplikovaného výzkumu 
ve Výzkumném centru pro strojírenskou výrobní techniku a technologii (Research Center of Manufacturing Technology – RCMT), které je organizační součástí Ústavu výrobních strojů a zařízení Fakulty strojní ČVUT v Praze.
Jednou z hlavních a nejčetnějších operací při opracování kompozitních tenkostěnných dílců je frézování (ořezávání) vnějšího tvaru. Při obrábění na CNC strojích jde o frézování menšími průměry fréz (cca 6–12 mm). Doporučené tvary a geometrie jsou od různých výrobců velmi různorodé. Ukazuje se, že pro desky o větší tloušťce velmi dobře pracují nástroje s dvojitě kompresní šroubovicí. U menších tlouštěk (cca 1–2 mm) jsou zase poměrně efektivní mnohabřité nástroje (obr. 1).
PRODUKTIVITA A HOSPODÁRNOST
Hlavním problémem při ořezech kompozitů obráběním může být vedle jakosti obrobku a vzniku vibrací také produktivita a hospodárnost dané operace. Pro tyto aplikace se dnes efektivně používají prakticky dva typy řezných materiálů – buď povlakovaný slinutý karbid (nejčastěji povlak na bázi diamantu), nebo diamantové (PKD) segmenty břitů. Každý z materiálů má svá pro a proti a jiné oblasti použití s ohledem na sériovost výroby a tvarovou složitost opracovávaného materiálu. Nevýhodou nástroje s PKD břity je ve srovnání s karbidovými monolitickými nástroji horší kvalita ořezávané hrany, tendence ke vzniku vibrací volných konců desek a následné riziko poškození křehkého břitu.
Nevýhodou je také vysoká cena nového nástroje, která je však vyvážena dlouhou životností PKD nástrojů. Nástroje ze slinutého karbidu umožňují realizovat přesně definovanou pozitivní geometrii, jejich odolnost vůči otěru abrazivními vlákny kompozitu je však menší. 
Vizí v RCMT nově vyvíjených nástrojů pro obrábění FRTP polotovarů o tloušťce cca od 3 mm bylo řešení, které by v porovnání s komerčními produkty vedlo k jednoznačným přínosům směrem k produktivitě a efektivitě operace. I s ohledem na výše uvedené skutečnosti vedlo naše řešení na dvě konkrétní realizace: frézu z povlakovaného slinutého karbidu a prototyp frézy s diamantovými břity (obr. 2).
Z průběhu několikaměsíčního vývoje a pečlivého testování s ohledem na funkci nástroje, životnost jeho břitů, velikost řezných sil při obrábění, stejně jako na jakost obrobené plochy a možnost zvyšování řezných podmínek vykrystalizovala dvě konkrétní řešení nástrojů. Společnými znaky těchto nástrojů jsou geometrie s dvojitě kompresní šroubovicí, velká pozitivita břitů a jejich vysoký počet a vysoká tuhost nástroje.
PROTOTYPOVÉ ZKOUŠKY
Dva realizované prototypy nástrojů byly konfrontovány s výsledky nasazení několika různých komerčních řešení. Výsledky jednoznačně potvrdily očekávání vývojářů, a sice že vzniká hrana obrobku s výrazně vyšší jakostí, přičemž úběr materiálu v čase (či posuvová rychlost) může být až 2,5krát vyšší než u standardních nástrojů. Fakticky pak při větších posuvových rychlostech v důsledku většího počtu břitů došlo na konkrétním kusu k nárůstu celkové produktivity ořezávání dílců v řádech desítek procent.
V porovnání s vybranými standardními nástroji došlo navíc k výraznému prodloužení trvanlivosti břitu jako důsledku nižších řezných sil a plynulejšího a stabilnějšího chodu nástroje v řezu. Zrychlení obráběcího procesu se následně odrazilo i v jeho vyšší hospodárnosti, resp. nižších nákladech na výrobu dílců. I přes vyšší pořizovací náklady karbidového a zejména diamantového nástroje (porovnávány jsou ceny neopakované výroby prototypů nástrojů) oproti komerčním řešením nástrojů bylo dosaženo výrazného snížení výrobních nákladů u obou demonstrovaných řešení nástrojů.
OPAKOVANÁ VÝROBA
Při zavedení opakované výroby nástrojů lze navíc očekávat ještě výraznější přínos s ohledem na pokles cen nástrojů. Z výsledků testování na konkrétním dílci je zřejmé, že diamantové nástroje vedou k nejmenším výrobním nákladům v případě potřeby úběru většího množství materiálu (větší sériovost výroby), zatímco karbidový prototyp nástroje je vhodnější pro kusovou a malosériovou produkci ořezávaných dílců. Konkrétní vhodné pracovní podmínky pro tyto nástroje 
průměru 12 mm tak jsou: řezná rychlost 300–400 m/min pro karbidový nástroj a 400–600 m/ min pro nástroj s břity z PKD, posuvové rychlosti pro oba nástroje mezi 2–2,6 m/ min.
Oba nově vyvinuté nástroje byly v konečné fázi nasazeny pro konkrétní aplikaci 3D ořezu kompozitového dílce při opracování na pětiosém obráběcím centru (obr. 3). Proměnlivé a těžké záběrové podmínky nástrojů ještě více umocnily jejich pozitivní vlastnosti. Dosažené výsledky tak jednoznačně předurčují tyto nástroje pro širší nasazování pro opracování vláknových kompozitů s termoplastickou matricí.
Tyto výsledky vznikly v rámci projektu FibreChain financovaného ze zdrojů Evropské unie v rámci 7. rámcového programu pro výzkum, technologický vývoj a demonstraci pod grantem 263385.
Ing. Pavel Zeman, Ph.D. p.zeman@rcmt.cvut.cz RCMT, FS ČVUT v Praze