Tusa Precision Tools SA entwickelt Keramik-Hochpräzisionsfräser für Mikrobohrungen Interpolationsfräsen von Mikrobohrungen

Autor / Redakteur: Interview: Matthias Böhm, Chefredaktor SMM / lic.rer.publ. Susanne Reinshagen

Der Tessiner Werkzeughersteller Tusa Precision Tools SA hat einen Keramik-Hochpräzisionsfräser für Mikrobohrungen entwickelt. Mit ihm ist es möglich, Mikro-Präzisionsbohrungen interpolierend zu fräsen statt zu reiben. Am Swissmem-Zerspanungsseminar wird diese Technologie vorgestellt.

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«Durch Interpolations-Fräsen ist es möglich, die Flexibilität im Bereich der Mikrobohrungen massiv zu erhöhen.» Gennaro Teta, Geschäftsführer, Omnino Technology
«Durch Interpolations-Fräsen ist es möglich, die Flexibilität im Bereich der Mikrobohrungen massiv zu erhöhen.» Gennaro Teta, Geschäftsführer, Omnino Technology
(Bild: Tusa / Omnino)

SMM: Herr Teta, der Tessiner Werkzeughersteller Tusa SA hat neue Mikrowerkzeuge aus Keramik entwickelt, wie kam es zu dieser Innovation?

Gennaro Teta: Die Aufgabenstellung für unsere neuen Keramik-Mikrofräser kommt direkt aus aktuellen Anwendungen aus der Uhrenindustrie und der Werkzeugmaschinenindustrie. Das Thema ist höchst interessant, einige Hersteller von Mikrobauteilen und Uhren-Platinen entwickeln gemeinsam mit Werkzeugmaschinenherstellern aktuell neue Bearbeitungsprozesse für hochpräzise Bohrbearbeitungen.

Was heisst «entwickeln», worum geht es konkret?

G. Teta: Mit der am Swissmem-Zerspanungsseminar im Januar vorgestellten Lösung zeigen wir auf, wie es möglich ist, Kleinstbohrungen mit interpolierenden Mikrofräsverfahren in extremen Toleranzen – 4 µm – zu fertigen. In den Toleranzfeldern, von denen ich hier spreche, war das so bisher nicht möglich.

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Sie sagten im Vorfeld, dass dies dank modernster Maschinen­generationen und der neuen Keramik-Fräswerkzeuge möglich gemacht wurde.

G. Teta: Ja, das ist korrekt. Durch Interpolations–Fräsen ist es möglich, die Flexibilität im Bereich der Mikrobohrungen massiv zu erhöhen. Bisher war es so, dass für jeden gewünschten Bohr-Durchmesser im engsten Toleranzfeld (kleiner 4 µ) ein entsprechendes Reibwerkzeug hergestellt werden musste, und dies für jeden einzelnen Durchmesser. Wenn Sie sich jetzt die Anzahl und Variation Bohrungen einer Uhrenplatine vergegenwärtigen, können Sie sich ein Bild davon machen, wie gross der Werkzeugspeicher sein muss, um sie fertigen zu können.

Warum war das früher so nicht machbar?

G. Teta: Ich kann Ihnen sagen, warum das heute machbar ist. Das liegt am perfekten Zusammenspiel von modernen Werkzeugmaschinen und unseren neuesten Keramik-Mikro-Fräsern. WZM-­Technologien sind heute in der Lage, hoch­dynamisch und hochpräzise im µ-Bereich zu interpolieren. Das war vor wenigen Jahren im Tausendstel-­Toleranz­bereich definitiv noch nicht realisierbar. Zweitens: Die herkömmlichen Hartmetallfräser weisen bei diesen Fräsoperationen nach wie vor einen zu hohen Verschleiss auf. Bereits nach ca. 100 Interpolations-Bohrungen mit VHM-Fräsern laufen die interpolierenden Bohr-Fräsoperationen aus der 4 µ messenden Durchmessertoleranz heraus. Hier kommen unsere Vollkeramik-Fräser zum Zug. Sie haben ein komplett anderes Verschleissverhalten als klassische VHM-Fräser. Das ist eindrücklich.

Wie kam es zu der Entwicklung der Keramikfräser?

G. Teta: Wir arbeiteten sehr eng mit Uhrenherstellern und Medizintechnikherstellern zusammen. Aber entscheidend war: Die Aufgabenstellung wurde von Grund auf neu betrachtet, wir wollten neue Wege suchen und sie auch gehen. Innert neun Monaten in Zusammenarbeit mit Werkzeugmaschinenherstellern, Fertigungs- und Werkstoffspezialisten aus der Medizinaltechnik haben wir schliesslich ein neues Material für Mikrobohr- und Fräswerkezuge entwickelt und getestet. Es ist jetzt marktreif.

Wie sind die ersten Versuche abgelaufen?

G. Teta: Die Ergebnisse sind sensationell. Der Verschleiss unserer Keramik-Mikrowerkzeuge ist nach weit über 1400 Bohrungen immer noch unterhalb von 2 µ. Die Werkstoffentwicklung des Vollkeramikfräsers hat sich voll ausgezahlt. Natürlich kommen auch die Makro- und Mikrogeometrien zum Tragen. Es liegt letztlich am Gesamt­konzept, dass die hervorragenden Resultate entsprechend positiv verlaufen sind.

Könnte man das Konzept auch auf grössere Bohr- und Fräswerkzeuge übertragen?

G. Teta: Ja, Keramik wird bereits sehr erfolgreich für grössere Abmessungen eingesetzt. Wir sind überzeugt, dass die Voll-Keramikwerkzeuge bis ca. Durchmesser 6 mm in Zukunft viele Aufgaben lösen werden. Nebst der höheren Verschleissfestigkeit kann die Anwendung von Keramikfräsern teils auch wesentlich bessere Oberflächengüten erzielen. Wir starten in den nächsten Wochen Versuche in der Luftfahrt mit Fräser-Durchmesser 5.

SMM: Sie hatten unterschiedliche Keramiken für die Herstellung der Mikrofräser verwendet. Gab es Unterschiede?

G. Teta: Ja, absolut. Und hier zeigt sich, dass es entscheidend ist, das richtige Substrat einzusetzen. Aktuell haben wir die besten Erfahrungen mit sogenannter weisser Keramik gemacht. Ich möchte auf den genauen Typ nicht eingehen, weil es unser Kern-Know-how betrifft.

Können Sie noch etwas zu den beteiligten Unternehmen sagen?

G. Teta: Die beteiligten Partner an diesem Projekt sind namhafte Unternehmen aus der Uhren- und Maschinenindustrie. Die ersten vielversprechenden Versuche mit Technologievergleich wurden im Technologiezentrum der Firma Blaser Swisslube in Hasle Rüegsau gemacht.

Was heisst das für die Zukunft von Mikrobearbeitungen?

G. Teta: Das Bearbeitungsspektrum ist mit der interpolierenden Bohrungsbearbeitung im Mikro-­Bohrungsbereich um eine weitere Fertigungsstrategie erweitert worden. Vor allem aber zeichnet sich unsere Fertigungsstrategie dadurch aus, dass sie enorm flexibel ist. Ganz entscheidend aber ist das perfekte Zusammenspiel der verschiedenen Technologie-Partner. SMM

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