HiPIMS-Beschichtungen und Ultra-Technologie Präzision neu definiert

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ANCA Europe GmbH

CemeCon AG

Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

sia Abrasives Industries AG

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Neben der anspruchsvollen wirtschaftlichen Lage stellen die steigenden Anforderungen der Zerspanungsmärkte die Hersteller von Präzisionswerkzeugen vor grosse Herausforderungen: Um sich in chancenreichen Zukunftsmärkten wie dem Werkzeug und Formenbau sowie der Medizintechnik, Elektromobilität und 3C-Industrie zu behaupten, sind hochgenaue Werkzeuge mit spezifischen Eigenschaften in immer kleineren Losgrössen bei kürzeren Entwicklungszyklen gefragt. Spitzentechnologien, wie Diamant- und HiPIMS-Beschichtungen von Cemecon sowie Werkzeugschleifmaschinen von Anca bieten eine Antwort.

Dank Innovationsgeist, maximaler Qualitätsansprüche und µm-genauer Präzision gehören deutsche und europäische Werkzeughersteller zur Weltspitze. Um diese führende Marktposition auch in Zukunft erfolgreich zu halten und auszubauen, müssen sie ihre Präzisionswerkzeuge genau auf die speziellen Anwendungen der jeweiligen Märkte abstimmen. Die Diamant- und HiPIMS-Beschichtungstechnologien von Cemecon sollen eine solche Differenzierung ermöglichen.

«Eine Cemecon-Beschichtung besteht aus dem Schichtwerkstoff und der Beschichtungsspezifikation, für die an verschiedenen Stellschrauben gedreht wird wie Schichtdicke, Toleranz, Vorbehandlung, Finishing und noch einiges mehr. Die Prozessschritte werden sinnvoll kombiniert und genau angepasst, sodass sich die Beschichtung mit Substrat und Geometrie zu einer optimalen Zerspanlösung für die jeweilige Anwendung verbindet. HiPIMS bietet eine weitere Besonderheit: Das Verfahren ermöglicht die Kombination aus der chemischen Zusammensetzung eines Schichtwerkstoffs und einzigartigen physikalischen Eigenschaften, die in dieser Form nur mit HiPIMS möglich sind. So sichern sich Hersteller Alleinstellungsmerkmale», erläutert Dr.- Ing. Christoph Schiffers, Produktmanager Coating Technology bei Cemecon.

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Hartbearbeitung im Fokus

Einer der kontinuierlich wachsenden Märkte ist der Werkzeug- und Formenbau, denn Formen zum Spritzgiessen werden für die unterschiedlichsten Einsatzbereiche benötigt, wie etwa Lebensmittelverpackungen, medizinische Verbrauchsartikel oder Steckergehäuse für Elektrokomponenten. Das Zerspanen der Spritzgussformen aus gehärteten Stählen mit mehr als 50 HRC ist dabei eine anspruchsvolle Anwendung, die beispielsweise abgestimmte Lösungen erfordert: Die Werkzeuge müssen extrem verschleissfest sein, um die harten als auch zähen Materialien wirtschaftlich bearbeiten zu können. Gleichzeitig sind höchste Oberflächengüten auch bei kleinsten Formkonturen gefordert. Mit dem HiPIMS-Schichtwerkstoff Steelcon bietet Cemecon die richtige Grundlage für die Hartbearbeitung.

Steelcon ist extrem hart und dennoch sehr zäh und haftfest. Dadurch entsteht eine sehr hohe Verschleissbeständigkeit. Zusammen mit der dichten Schichtstruktur und der hohen thermischen Stabilität sind das Spitzen-Voraussetzungen für beste Performance in der Hartbearbeitung. Die glatte Oberfläche sorgt für optimale Span- und Wärmeabfuhr, und damit steigt die Prozessstabilität. Das Resultat: deutlich längere Werkzeugstandzeiten und hervorragende Bearbeitungsergebnisse. Steelcon zeigt Bestleistung beim Zerspanen der unterschiedlichsten Werkstoffe – gehärtete Stähle jenseits von 50 HRC, rostfreie Stähle, Nickelbasislegierungen, Titan, CoCr und mehr. Dabei eignet sich der Schichtwerkstoff auch besonders für Mikrowerkzeuge.

Dr.-Ing. Christoph Schiffers: «Die Fertigung von Mikrowerkzeugen birgt viele Herausforderungen – gerade auch in Bezug auf die Beschichtung. Das Reinigen von kleinen und kleinsten Werkzeugen ist anspruchsvoll. Glatte Oberflächen sind entscheidend für den Erfolg in der Mikrobearbeitung, denn Fehlstellen (Droplets) können im schlimmsten Fall bis zum Bruch des Werkzeugs führen. Um die Schärfe der Schneidkanten zu erhalten, sind spannungsarme Beschichtungen unabdingbar. Eine homogene Beschichtung zu erreichen, setzt zudem eine angepasste Chargierung voraus. Unsere HiPIMS-Technologie meistert die Herausforderungen gekonnt. Die Zusammenführung von Schleiftechnik und Beschichtungstechnik kann hier weitere wichtige Vorteile am Markt bringen.»

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Wegbereiter für Zerspanungsmärkte

Um den gesamten Herstellungsprozess eines Premium-Werkzeugs im Blick zu behalten und das Zusammenspiel der verschiedenen Prozessschritte noch besser aufeinander abstimmen zu können, arbeitet Cemecon nun mit Anca, einem führenden Hersteller von CNC-Schleifmaschinen, zusammen. Beide Unternehmen verfolgen einen ganzheitlichen Ansatz: So berät Cemecon Werkzeughersteller beispielsweise von Anfang an zur Relevanz der Geometrie, damit später ein optimales Beschichtungsergebnis entstehen kann. Und auch der Schleifmaschinenhersteller Anca hat die Bedeutung der optimalen Werkzeug-Vorbereitung für die nachfolgende Beschichtung schon sehr früh erkannt. «Die beste Beschichtungstechnologie der Welt kann aus einem minderwertigen Werkzeug keinen Verkaufsschlager machen. Alle Komponenten – Substrat, Geometrie und Beschichtung – müssen nicht nur qualitativ hochwertig, sondern auch perfekt aufeinander abgestimmt sein. Nur so entsteht ein hervorragendes Präzisionswerkzeug, mit dem Zerspaner Bestleistungen erreichen», sind sich die Experten von Cemecon und Anca einig.

Darüber hinaus vertreten die Unternehmen am Markt die gleichen Werte: Mit einer hohen Fertigungstiefe in der eigenen Fertigung sichern Cemecon und Anca ihre hohen Qualitätsstandards. Sie verfolgen kompromisslos ihren Premiumanspruch, um ihren Kunden zum Erfolg zu verhelfen. Optimale Voraussetzungen für eine Zusammenarbeit, die schnell positive Auswirkungen mit sich brachte. So ist aus einem losen Know-how-Transfer eine handfeste Kooperation geworden. Im Mai 2023 unterzeichneten die Vorstände beider Unternehmen einen vielversprechenden erweiterten Kooperationsvertrag und starteten ein gemeinsames Entwicklungsprojekt.

Spitzentechnologien vereint

Bei der gemeinsamen Entwicklung wollen die Experten-Teams von Anca und Cemecon das Potenzial der Ultra-Technologie in Kombination mit Steelcon erforschen. «Die neue Ultra-Technologie von Anca erreicht eine Formgenauigkeit von weniger als +/–0,002 mm für jedes beliebige Profil – inklusive Kugelkopf- und Eckenradiusfräser. So entstehen Zerspanwerkzeuge mit hervorragender Oberflächengüte, hoher Genauigkeit und Rundlauf», so Thomson Mathew und Santosh Plakkat, Produktmanager bei Anca, die stark in die Ultra-Entwicklung involviert waren.

Die Gleichung hinter dem Projekt ist ganz einfach: Man nehme Werkzeuge, die mit einer nie da gewesenen hohen Genauigkeit und Oberflächenqualität geschliffen sind, füge den idealen Schichtwerkstoff hinzu und kombiniere das Ganze mit dem Prozess-Know-how beider Unternehmen. Mit einer Werkzeuglösung aus diesen Faktoren sollten Anwender Zerspanungsergebnisse erzielen können, die alle Erwartungen übertreffen.

Dazu wurden die gleichen Werkzeuge auf Standardmaschinen und auf Ultra-Maschinen geschliffen. So sollte sich zeigen, welche Vorteile sich in Bezug auf den Beschichtungsprozess und auch auf die Zerspanungsergebnisse ergeben würden. Lässt sich ein signifikanter Unterschied in der Standzeit erkennen? Sind damit aggressivere Schneidstrategien denkbar? Welche neuen Möglichkeiten eröffnen sich? Die Experten von Cemecon und Anca sind sich sicher, dass ihr gebündeltes Know-how und die geballten Kompetenzen Werkzeugherstellern enormes Potenzial eröffnen wird. (neu)

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