Technologischer Meilenstein

Mit der Beschichtungstechnologie P3e und der Beschichtungsanlage Innova konnte Oerlikon Balzers nach der Markteinführung bereits viele Kunden überraschen – ebenso mit den Einsatzmöglichkeiten einer Aluminiumoxid-basierten PVD-Schicht, die auf P3e-Grundlage entwickelt wurde. Product Segment Manager Dr. Wolfgang Kalss schildert seine ersten Erfahrungen.

Das Abscheiden von harten Metall-Oxidschichten bei Beschichtungstemperaturen deutlich unter 600 Grad Celsius ist einer der technologischen Meilensteine, welche die Technologie P3e (Pulse enhanced electron emission; sprich P-Triple-e) für sich in Anspruch nimmt. Bahnbrechend ist auch, dass damit herkömmliche Hartstoffschichten mit harten Metalloxiden fast beliebig kombiniert und die Eigenschaften der Schichten in einem bisher nicht gekannten Ausmaß eingestellt werden können. Die Technologie wurde in Form der Beschichtungsanlage Innova auf die neueste Generation von PVD-Produktionsanlagen übertragen. Mit einer alpha-Aluminiumoxidschicht – bisher eine Domäne von CVD (Chemical Vapor Deposition)-Verfahren – wurde die erste Schichtentwicklung daraus vorgestellt: Unter dem Projektnamen X3turn wurden damit erste Tests mit Drehanwendungen durchgeführt. Dass sich damit ganz neue Möglichkeiten für das Design von Hochleistungswerkzeugen eröffnen sollen, wurde nur anfangs mit Skepsis betrachtet. „Aber wir konnten durch viele Testbeschichtungen und Laborversuche aufzeigen, dass unsere Technologie wirklich den Durchbruch in der Zerspanungstechnik bringt“, erläutert Dr. Wolfgang Kalss, Product Segment Manager Zerspanungswerkzeuge bei Oerlikon Balzers. Dem entsprachen die Reaktionen auf Kundenseite: Führende Unternehmen in der Zerspanungstechnik investierten in die Beschichtungsanlage Innova, um mit eigenen Schichtentwicklungen vorn dabei zu sein. Die Ergebnisse überzeugten, so Wolfgang Kalss: „Viele waren überrascht, dass wir auf Anhieb mit den lange etablierten CVD-Schichten mithalten können. Aber die wahren Vorteile zeigten sich erst im unterbrochenen Schnitt. Leistungssteigerungen um den Faktor 2 oder 3 waren keine Seltenheit.“ Die Vorzüge der neuen Technologie finden laut Oerlikon Balzers bei Werkzeugherstellern und Endanwendern großen Anklang – vor allem, weil die Abscheidung der Schicht bei unter 600°C neue Möglichkeiten eröffnet: Feinstkorn- und Ultrafeinstkorn-Hartmetalle lassen sich nun auch für Drehanwendungen einsetzen. Mit P3e sind stabile Aluminiumoxid-basierte Schichten mit Korundstruktur herstellbar. Damit sind hohe Schnittgeschwindigkeiten und großer Vorschub in der Metallbearbeitung kein Widerspruch mehr. Mit dem neuen Verfahren gelingt es, die Zähigkeit zu optimieren und erstmals den gesamten Bereich der PVD-Nitridschichten abzudecken. Die anwendungsspezifische Kombination der P3e-Technologie mit den Hochleistungsschichten AlCrN, TiAlN oder AlTiN garantiert eine besonders hohe Lebensdauer und exakte Reproduzierbarkeit. Die Entwickler von Oerlikon Balzers arbeiten nun intensiv an neuen Schichten. Ihr Ziel ist, ein Produkt zu entwickeln, das der Vielfältigkeit der Einsatzbereiche gerecht wird. Vor allem Drehen und Fräsen von Stahl stehen im Fokus. Besonders im Blickfeld ist auch die Grundlagenforschung in der Materialtechnologie. Insbesondere bei der Kombination von Schichten, Substrat und Werkzeuggeometrie gibt es noch Entwicklungspotenzial. Die enge Zusammenarbeit mit den Kunden ist daher ein wesentlicher Bestandteil der Entwicklungsarbeit.

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