Schichten des Erfolgs

Moderne Bohrer oder Fräser für den industriellen Einsatz sind mittlerweile mit genau auf die Anwendungen abgestimmten extrem leistungsfähigen Beschichtungen ausgestattet. Immer höhere und spezifischere Anforderungen an Werkzeug und Beschichtung sind der Motor für neue Entwicklungen. Auch der Beschichtungspartner CemeCon investiert in innovative Schichtwerkstoffe und Technologien und schafft damit Lösungen, mit denen Werkzeughersteller noch leistungsfähigere Werkzeuge konstruieren können – vor allem mit hochwertiger Anlagentechnik im eigenen Haus.

In Zeiten, da Effizienz und Kosten mehr denn je im Fokus der Industrie stehen, müssen sich Werkzeughersteller immer neuen Herausforderungen stellen. Innovative und wirtschaftliche Zerspanlösungen sind dabei gefragt. CemeCon, Beschichtungspartner aus Würselen, unterstützt Werkzeughersteller bei der Konstruktion solcher Lösungen. Denn die Praxis zeigt, dass gerade maßgeschneiderte Werkzeuge, bei denen Substrat, Geometrie und Beschichtung sorgfältig aufeinander abgestimmt sind, die geforderten enormen Leistungen der Industrie nicht nur erzielen sondern gar übertreffen. Um ein optimales Endprodukt zu erreichen, ist die Zusammenarbeit zwischen Werkzeugkonstrukteur und einem kompetenten Beschichtungspartner ausschlaggebend. Dr.-Ing. Toni Leyendecker, Vorstandsmitglied der CemeCon AG: „In enger Kooperation mit unseren Ingenieuren konstruiert der Werkzeughersteller Hochleistungsbeschichtungen auch für unterschiedlichste Anwendungen. Dabei profitiert er von unserer langjährigen Erfahrung in der Entwicklung vielzähliger Schichtwerkstoffe. Durch die technische Abstimmung von Substrat, Geometrie und der Beschichtung auf die Anwendung entstehen mit fortschrittlicher Fertigungstechnik extrem glatte und haftfeste Hightechbeschichtungen für Präzisionswerkzeuge und Bauteile.“

In lediglich vier Schritte entsteht die eigene Beschichtung – das modulare System von CemeCon macht es möglich. Im ersten Schritt werden die Anforderungen des Anwenders an das Werkzeug und die Beschichtung über ein Lasten- und Pflichtenheft definiert. Das ist die Basis, um die Schichtspezifikation zu ermitteln. Nach Bestimmung aller Parameter können schon erste Musterbeschichtungen und Tests durchgeführt werden, um letztlich die endgültige und optimierte Schicht-Spezifikation festzulegen.

Die detaillierten Beschreibungen des Beschichtungsprozesses, vom zugrunde liegenden Schichtwerkstoff bis hin zur abschließenden Qualitätskontrolle, werden individuell in einem Barcode gespeichert. Das macht die einzigartige Zusammenstellung der Schichtspezifikation für die jeweiligen Anwendungen auch über Jahre hinweg exakt reproduzierbar, oder es kann als Grundlage dienen, bei geänderten Rahmenbedingungen die Beschichtung erneut zu optimieren. Alternativ zur individuellen Konstruktion einer Beschichtung bietet CemeCon Schichtempfehlungen an, die den jeweiligen Anforderungen des Kunden entsprechen.

Beschichtungstechnik im eigenen Haus

Gefertigt werden die Beschichtungen mit der zuverlässigen CC800®/9-Anlagentechnologie. Diese Anlagen sind seit Jahren bewährt am Markt und bieten aufgrund ständiger Weiterentwicklung höchstverfügbares technisches Niveau. Durch ihren modularen Aufbau bieten sie alle Möglichkeiten zur Modifikation und Erweiterung, von der Kleinstproduktion bis hin zur kompletten Fertigungslinie. Zu den Beschichtungsanlagen bietet CemeCon auch sämtliche Peripheriegeräte zur Entwicklung und Herstellung von Beschichtungen.

Mit so genannten Turnkey-Lösungen liefert CemeCon dem Kunden ein Komplettpaket aus Beschichtungsanlage und Rundum-Service. Das Ergebnis ist ein auf die Belange des Kunden abgestimmter Fertigungsprozess, der eine effiziente und schnelle Produktion gewährleistet. Das Serviceteam von CemeCon übernimmt Zeit-, Raum- und Anschlussplanung, klärt länderspezifische Details, unterstützt den Kunden gegebenenfalls bei der Zusammenarbeit mit Behörden und liefert schließlich die produktionsbereite ‚Beschichtungsfabrik’. Dieses Komplettpaket überzeugte auch die Paul Horn GmbH in Tübingen. Immer auf der Suche nach innovativen Lösungen – das ist das Erfolgsrezept der Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH. Durch den Einsatz moderner Bearbeitungstechniken wird sie zum hervorstechenden Problemlöser in vielen Werkzeugbereichen. Seit 2004 gehört auch das Beschichtungs-Knowhow zu den Kompetenzen von Horn. Seit dieser Zeit betreibt das Unternehmen eine komplette PVD-Beschichtungslinie mit Chargierplätzen, Vorbehandlungs- und Prüftechnik sowie mittlerweile auch einer ganzen Reihe von Beschichtungsanlagen der Serie CC800®/9. Damit hat der Horn eine sehr hohe Fertigungstiefe erreicht und nimmt maximalen Einfluss auf die Leistung seiner Werkzeuge.

Im Vorfeld zu den Anlagentransfers unterstützt CemeCon seine Kunden bei der Erarbeitung und Spezifizierung individueller Beschichtungslösungen. Diese Möglichkeit wird bei der Firma Horn intensiv genutzt. Erst kürzlich präsentierten die Tübinger zwei neue Beschichtungslösungen, die sie selbst auf den CC800®/9-Anlagen konstruiert und hergestellt haben. Diese basieren auf Schichtwerkstoffen mit hohem Aluminiumgehalt und besitzen einen nanostrukturierten Schichtaufbau. Geringe Eigenspannungen in der Schicht sorgen dafür, dass problemlos höhere Schichtdicken mit hervorragender Haftfestigkeit hergestellt werden können.

Lothar Horn, Geschäftsführer der Paul Horn GmbH: „Mit den neuen Beschichtungslösungen ist es uns unter anderem gelungen, bisherige CVD-Lösungen zu ersetzen. Die Schichten werden beispielsweise auf den Wendeschneidplatten der Serien S229 und S224 angeboten. Hohe Oxidationsbeständigkeit und guter Abrasionswiderstand sorgen für maximale Fertigungssicherheit. Bei uns bekommt der Anwender neben dem Technologievorsprung im Werkzeugkonzept gleichzeitig immer die modernste Beschichtungslösung mitgeliefert.“

Turnkey auch mit kleinen Füllmengen

Auch kleine und mittlere Unternehmen können von einer Inhousebeschichtung profitieren. Den kostengünstigen Einstieg ermöglicht die CC800®/9 JET. Selbst bei kleinen Füllmengen ist damit wirtschaftliches Beschichten möglich, wie das Beispiel der Kanne Werkzeugtechnik GmbH aus Northeim zeigt. Sie entschied sich schon 2007 für den Kauf einer schlüsselfertigen CC800®/9 JET-Turnkey und bietet nun zu der Herstellung der Vollhartmetall-Werkzeuge Nachschliff und Beschichtungen aus einer Hand. Das Unternehmen fertigt unter anderem kundenspezifische Sonderwerkzeuge. Hier wendet sich Kanne vor allem an Serienhersteller, die ihre Werkzeuge bis an die Grenzen belasten und somit auf eine gleichmäßig hohe Qualität auch bei nachbeschichteten Werkzeugen angewiesen sind. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, sind die Schichtsysteme vom Beschichtungspartner CemeCon eine wichtige Voraussetzung.

Für VHM-Bohrer mit Kühlkanal beispielsweise konstruierte Kanne in Zusammenarbeit mit den Ingenieuren von CemeCon eine Schicht, die speziell auf das Bohren und Tieflochbohren zugeschnitten ist. Sie sollte glatt, hart und zäh sein. Zudem waren konstante Leistungen gefordert, auch nach eventuellem Nachbeschichten. Mit der CC800®/9 JET wurde die Lösung zeitnah umgesetzt.

Volkmar Kanne, Geschäftsführer der Kanne Werkzeugtechnik GmbH: „Zu Beginn betrachteten wir die neue Technologie mit Vorsicht und Respekt, es war ja noch alles unbekannt. Doch bereits zwei Wochen nach der Montage der CC800®/9 JET lieferten wir die ersten selbstbeschichteten Werkzeuge. Die Technologie und der Service von CemeCon haben uns vollauf überzeugt. Wir können nun schneller auf die Wünsche unserer Kunden reagieren, was diese uns mit größter Zufriedenheit danken. Alleine dafür hat sich diese Investition gelohnt.“

Diamant für anspruchsvolle Zerspanaufgaben

Neben dem PVD-Sputtern ist das CVD-Verfahren wesentliche Grundlage für leistungsfähige Beschichtungen. Denn mit ihm lassen sich extrem harte Diamantschichten abscheiden – in manchen Anwendungen geht es nicht ohne sie: Diamantbeschichtete Werkzeuge werden beispielsweise zum Bohren oder Fräsen von Aluminium-Silizium-Legierungen, gedruckten Leiterplatten oder Carbonfaser verstärkten Kunstoffen (CFK) eingesetzt. Seit jeher ist CemeCon führend bei kristallinen und Multilayer-Diamantbeschichtungen, und dies nicht nur in Bezug auf die Marktpräsenz, sondern erst recht bei der Technologie. Für CFK, Aluminium, Metal-Matrix Composites (MMC) und ähnliche Materialien bilden die bestehenden Schichtwerkstoffe CCDia® Fiberspeed und CCDia® Multispeed die passende Grundlage für Beschichtungen.

Für die Graphitzerspanung hat CemeCon jetzt einen neuen Schichtwerkstoff entwickelt, der genau auf die Anforderungen zur Bearbeitung des sehr abrasiven Materials Graphit abgestimmt wurde. CCDia® Carbonspeed ist besonders verschleißresistent, da die Multilayer-Diamantbeschichtung ‚rissstoppende‘ Eigenschaften besitzt: Wo bei kristallinen oder nanokristallinen Beschichtungen ein im Bearbeitungsprozess entstehender Riss schnell bis zum Substrat hinunter reicht, eliminiert CCDia® Carbonspeed aufgrund seines speziellen mikrostrukturellen Gefüges die Gefahr solcher Beschädigungen. Gleichzeitig schützt seine reduzierte Wärmeleitfähigkeit das Hartmetall.

HPPMS – Ionisationserhöhung steigert Qualität

Eine weitere innovative Technologie, die sich CemeCon gesichert hat, ist das HPPMS (High Power Pulsed Magnetron Sputtering)-Verfahren. Diese neue Technologie, die CemeCon schon seit einigen Jahren entwickelt, kombiniert alle Vorzüge der traditionellen ARC-Technologie mit denen der Sputtertechnologie, ohne die Nachteile des ARC-Verdampfens zu übernehmen. Bei HPPMS bilden die extrem hohen Pulsströme ein sehr dichtes Plasma vor den Sputterquellen. Beim Durchgang durch dieses Plasma werden nahezu alle von der Beschichtungsquelle emittierten Metallteilchen ionisiert, was zu einer weiteren signifikanten Ionisationserhöhung führt. So ist es aufgrund dieses Technologiesprungs möglich, wesentlich dichtere Schichten, die eine hohe Zähigkeit bei gleichzeitig sehr hohem Härtegrad aufweisen, herzustellen. Ein weiterer Vorteil dieser Entwicklung ist eine sehr homogene Schichtdickenverteilung insbesondere auch auf komplexen, dreidimensionalen Geometrien.

CemeCon hält die wesentlichen Patente des HPPMS-Verfahrens und hat die Technologie zur industriellen Anwendung weiterentwickelt. Damit kann CemeCon den Vorsprung im Sputtern weiter ausbauen und durch die HPPMS-Technologie für die Zukunft absichern. Die CemeCon AG hat bereits 13 CC800®/9 HPPMS-Anlagen gebaut und an Forschungseinrichtungen und Industrie ausgeliefert. Gemeinsam mit diesen Partnern optimiert das Unternehmen auch weiterhin die HPPMS-Prozesse sowie die Boostertechnologie.W

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