Neuartige Keramikbeschichtungen für Zerspanungswerkzeuge
Zerspanungswerkzeuge sind verschiedenen physikalischen Beanspruchungen sowie Oxidation und anderen chemischen Gefahren ausgesetzt. In Folge dessen werden fast 40% der in Europa hergestellten Schneidwerkzeuge nun mit einer Schutzschicht ausgerüstet. Die Kosten dieser Beschichtung sind jedoch relativ hoch und werden an den Verbraucher weitergereicht. Leistung und Beständigkeit beschichteter Schneidwerkzeugen sind darüber hinaus immer noch unzureichend und begrenzen die potenziellen Anwendungsmöglichkeiten der Werkzeuge. Das Restool-Projekt ("Nano-composite machining tools with wear and thermal resistance") wurde zum Zweck der Entwicklung neuer Beschichtungsmaterialien und Beschichtungsprozesse ins Leben gerufen, um den Verschleißschutz beschichteter Werkzeuge zu verbessern, somit Kosten zu senken und die Wettbewerbsfähigkeit der im verarbeitenden Industriesektor tätigen kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) Europas zu steigern. Die Forscher entschieden sich für Nanokomposite auf Basis der Titannitrid-/Siliziumnitrid-Familie (nc-TiN/SiNx), um eine Bewertung vorzunehmen. Die Wissenschaftler optimierten die Synthese der Komposite, wobei sie sich auf Verschleißfestigkeit sowie thermische und mechanische Eigenschaften konzentrierten. Sie erarbeiteten im Folgenden die Beschichtungstechnologie, um Haftfestigkeit, Dicke und Oberflächentopographie entsprechend der chemischen und mechanischen Stabilität zu optimieren. Abschließend wurde Leistung und Lebensdauer der beschichteten Werkzeugen im Vergleich zu herkömmlichen Werkzeugen bewertet. Die nc-TiN/SiNx-Nanokomposit-Beschichtungen waren äußerst hart und zeigten eine ausgezeichnete Warmfestigkeit. Sie hatten somit eine Alternative zum konventionellen Beschichtungsverfahren zu bieten. In einer kommerziellen Ausnutzung der Beschichtungen mit verbesserter Verschleiß- und Warmfestigkeit steckt für zahlreiche an der Fertigung beteiligte KMU das Potenzial einer deutlichen Kostenreduzierung im Zusammenhang mit Maschinenausfällen und Stillstandszeiten.
