Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Eine neue Generation von Beschichtungen für Fräswerkzeuge

25.11.2013
Gemeinsam mit dem Entwicklungspartner CemeCon AG hat das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen eine neue Beschichtungstechnologie für Fräswerkzeuge erprobt:

Mit dem HiPIMS-Verfahren (High Power Impulse Magnetron Sputtering) können Fräswerkzeuge mit Hartstoffschichten versehen werden, die den bisherigen Schichten in Härte und Zähigkeit überlegen sind.


Unterschiedlich beschichtete Werkzeuge für grundlegende Zerspanungsversuche auf einem Analogie-Fräsprüfstand. Bildquelle: Fraunhofer IPT

Hochleistungswerkstoffe für Anwendungen in der Luftfahrt und Energieerzeugung, Automobil- oder Medizintechnik lassen sich so in Zukunft ressourcenschonender zu hochpräzisen Bauteilen verarbeiten als bisher.

Die eingesetzten Bauteile, die besonders hitzebeständig und robust sein müssen, sind mit konventionellen Fräsverfahren nur schwer zu bearbeiten. Die harten und hochtemperaturfesten Materialien lassen die Werkzeuge schnell verschleißen – das macht die Herstellung extrem kostspielig.

Verfahren wie die Funkenerosion (EDM) oder elektrochemisches Abtragen (ECM) bieten oft die einzigen Alternativen, die jedoch aufgrund der geringen Abtragsraten und geometrischer Einschränkungen für viele Anwendungen nicht in Frage kommen.

Eine vielversprechende Alternative bieten deshalb Fräsverfahren, die auf eine Kombination aus einem Hartmetallwerkzeug mit Hochleistungsbeschichtungen setzen. Das Fraunhofer IPT hat gemeinsam mit seinem Projektpartner CemeCon mehrere Werkzeugbeschichtungen in Grundlagenuntersuchungen und realen Frästests eingesetzt und analysiert. Die Beschichtungen wurden dafür zum Vergleich einmal mit dem konventionellen PVD-Verfahren (Physical Vapor Deposition) und einmal mit der neuen HiPIMS-Technologie auf das Werkzeug aufgebracht.

HiPIMS-Beschichtungen: Härter, zäher und haltbarer

Im BMBF-geförderten Forschungsprojekt »InnoMill« haben die Aachener Forscher die Beschichtungssysteme für metallische Hochleistungs-Fräswerkzeuge genau unter die Lupe genommen. Die Schichten sollten durch den Einsatz der HiPIMS-Technologie besser auf den Werkzeugen haften. Sie sind dabei nicht nur härter und zäher, sondern durch das neue Beschichtungsverfahren auch homogener und deutlich haltbarer. Außerdem weisen die getesteten Schichten, die mit dem HiPIMS-Verfahren aufgetragen werden, weniger Fehlstellen in Form so genannter »Droplets« und damit eine geringere Rauheit auf.

Der Vorteil für die Bearbeitung: Selbst komplexe Bauteile für Turbomaschinen, wie Turbinenscheiben und Radialverdichter aus Titan- und Nickelbasislegierungen oder Umformwerkzeuge für den Werkzeug- und Formenbau aus vergüteten Stählen lassen sich dank der präziseren und haltbareren Beschichtungen mit einer geringeren Anzahl an Werkzeugwechseln fräsen.

Unterschiedliche Schichtsysteme auf dem Prüfstand

Das Fraunhofer IPT untersuchte während der ersten Projektphase den Einfluss unterschiedlicher Schichtsysteme auf die Werkzeugeigenschaften. Die Beschichtungen auf der Basis von TiAlN/ TiSiN, AlTiN und TiB2 weisen zum Teil unterschiedliche Dicken und Rauheiten auf und beeinflussen damit die tribologischen Eigenschaften der Schichten.

Durch den gezielten Einsatz der Beschichtungen steigt die Temperatur im Werkzeugsubstrat während der Bearbeitung weniger stark an und die entstehenden Bearbeitungskräfte sind geringer. Dadurch verbessert sich die Konturgenauigkeit des Bauteils und die Werkzeuge verschleißen weniger schnell. Den besten Temperaturschutz lieferte im Versuch die neue AlTiN-Beschichtung, die geringsten Kräfte konnten beim Einsatz der Werkzeuge mit der TiB2-Beschichtung gemessen werden.

Geplant ist nun, anhand eines Demonstratorbauteils aus der Nickelbasislegierung Inconel 718 weitere Versuche durchzuführen und die Beschichtungstechnologie sowie die passenden Fräsprozesse für den industriellen Einsatz zu qualifizieren.

Kontakt

Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Michael Ottersbach
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
Steinbachstraße 17
52074 Aachen
Telefon +49 241 8904-451
michael.ottersbach@ipt.fraunhofer.de
www.ipt.fraunhofer.de

Susanne Krause | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.ipt.fraunhofer.de/de/presse/Pressemitteilungen/20131114innomill.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht IPH entwickelt Prüfstand für angetriebene Tragrollen
29.11.2016 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

nachricht LZH optimiert laserbasierte CFK-Nachbearbeitung für die Luftfahrtindustrie
24.11.2016 | Laser Zentrum Hannover e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie