Zuverlässige Diamantschichten in der industriellen Zerspanung – ist das realistisch?

Diamantbeschichtungen können manchmal bei der Zerspanung von Faserverbundwerkstoffen herausragende Leistungen erzielen und somit die Wirtschaftlichkeit deutlich erhöhen. Beim Einsatz in der industriellen Praxis stört nur das Wort „manchmal“. In diesem Beitrag wird ein Lösungsweg aufgezeigt.

Diamanten habe sich in der Zerspanung durchgesetzt: gerade im Formenbau – und allgemein in der Grafitzerspanung – werden Diamantschichten in der Serie eingesetzt und erreichen einen Marktanteil von nahezu 100 Prozent: Es werden keine anderen Beschichtungen eingesetzt. Die industrielle Praxis zeigt jedoch, dass bei der Zerspanung von Faserverbundwerkstoffen zwar oft herausragende Leistungen diamantbeschichteter Werkzeuge erzielt werden, das Problem ist jedoch die Zuverlässigkeit. In Einzelfällen erzielt man nur geringe Standzeiten, auch Totalausfälle kommen vor. Die Hintergründe der Leistungsschwankungen wurden in den letzten Jahren im Hause der CarbonCompetence GmbH in Wattens, Österreich, untersucht und konnten entsprechend identifiziert werden:

Hartmetalle: Im Gegensatz zur „landläufigen“ Meinung sind durchaus auch Hartmetalle mit bis zu 20 Prozent Kobalt-Gehalt beschichtbar – hier lohnt sich eine enge Abstimmung mit den Beschichtern, um geeignete Sorten zu finden.

Kantenpräparation: Eine definierte Kantenpräparation verhindert Kantenbruch und somit das sofortige Versagen der Diamantschicht.

Nasschemie: Um ein Hartmetall mit Diamant zu beschichten, muss an der Oberfläche das Kobalt entfernt werden. Die zugehörigen Rezepte sind auf die jeweiligen
Hartmetalle abgestimmt und erfordern eine exakte Prozessführung.

Bekeimung: Zur Beschleunigung des Wachstums werden auf der
Oberfläche des Hartmetalls Diamantkeime gesetzt – die zugehörigen
Suspensionen und Zeiten sind kritisch.

Beschichtung: Die Diamantbeschichtung selbst ist ein CVD (Chemical Vapor Deposition)-Prozess, der eine hohe Stabilität und Reproduzierbarkeit aufweist; hier kommt es auf modernste Technologie an, um hohe Wachstumsraten mit exakter Einhaltung von Toleranzen zu kombinieren.

Qualitätskontrolle: Nicht nur die Kontrolle nach der Beschichtung, sondern auch die Analyse der Werkzeuge nach dem Einsatz ist für eine kontrollierte Prozessführung unumgänglich.

Somit ist die erfolgreiche Diamantbeschichtung von Hartmetallwerkzeugen eine Kombination verschiedener kritischer Prozesse, die eine komplette Kontrolle der gesamten Prozesskette verlangt. Erst wenn alle Parameter aufeinander abgestimmt und kontrolliert eingehalten werden, werden reproduzierbare Ergebnisse mit extrem hoher Leistungsfähigkeit erzielt.

Eine Realisierung dieses ganzheitlichen Einsatzes ist nur durch den Aufbau eigener Beschichtungstechnologie und eine Begleitung der Beschichtungsexperten in der laufenden Implementation und Herstellung möglich – hier braucht es neue Geschäftsmodelle!

Für den Anwender ist es daher wichtig, verlässliche Lieferanten zu finden, die den hier beschriebenen Prozessen folgen und diese konsequent anwenden. Eine solche Vorgehensweise sichert hohe Wirtschaftlichkeit durch hohe Standzeiten und schnellere Bearbeitung der Werkstücke bei hoher Qualität der Oberflächen und gleichzeitig die Verlässlichkeit konstanter Ergebnisse.

 


Autor: Dr. Detlef Steinmüller

Seminarempfehlungen zu Diamantbeschichtung für Zerspanungswerkzeuge

Von der Einkaufsplanung bis zur Anwendungstechnik: Im Seminar "Diamantbeschichtung für Zerspanungswerkzeuge" der Management & Technologie Akademie (mtec-akademie) lernen Sie Lösungen und Anwendungsmöglichkeiten für diamantbeschichtete Werkzeuge in der Zerspanung kennen. Ziel der Weiterbildung ist es, dass die Teilnehmerinnen und Teilnehmer einen Kriterienkatalog für die Bearbeitung von hochfesten (Leichtbau-)Materialien anwenden, Verschleißmerkmale beurteilen und Kosten abschätzen, Fehler beim Einsatz diamantbeschichteter Werkzeuge vermeiden sowie Qualität und Kosten im Einkauf abwägen können. Mehr Informationen dazu finden Sie hier:

 

 

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