„Mit der CC800 HiPIMS ist uns die nächste bahnbrechende Innovation für die Welt der Beschichtung gelungen. Nicht nur, dass wir mit der Anlage sehr hohe Abscheideraten und damit höchste Produktivität erzielen, dank dieser technischen Weiterentwicklung können auch erstmals wirtschaftlich reine HiPIMS-Schichten abgeschieden werden. Diese neue Schichtklasse ist unübertroffen an Glätte, Härte/Zähigkeit, Dichte und Haftung“, schwärmt Dr.-Ing. Stephan Bolz, PVD Process Development Coating Technology.
Sputtern ist die Basis von HiPIMS
Dass CemeCon bei der Entwicklung dieser Technologie die Nase vorne hat, ist kein Wunder: Denn HiPIMS ist die Weiterentwicklung des Sputterverfahrens. Und als Premiumbeschichter ist CemeCon das weltweit einzige Unternehmen, das seit 30 Jahren konsequent auf die Sputtertechnologie zum Beschichten von Zerspanwerkzeugen setzt. Diesen unvergleichlich großen Erfahrungsschatz hat CemeCon in der Entwicklung der innovativen Anlage CC800 HiPIMS und der neuen Schichtwerkstoffe gebündelt und Erstaunliches erreicht.
Beim Sputtern werden die Materialien – direkt ohne Übergang zur Schmelze – verdampft. Hierdurch vermeidet man die Bildung von Fehlstellen (Droplets) und erzielt sehr glatte Beschichtungen. Zudem können so fast alle Materialien verwendet werden. HiPIMS-Schichten erreichen dank der hohen Metallionisation zusätzlich zu diesen Vorteilen eine sehr hohe Dichte und höchste Haftung, die jene von Arc-Beschichtungen übertrifft.
Einfach nur HiPIMS
Dazu Dr.-Ing. Stephan Bolz: „Wer jetzt denkt – ‚Das kenn ich doch!‘ – hat nicht ganz unrecht. Jedoch wurden bisherige HiPIMS-Schichten meist mit einer Hybridtechnologie aus DC- und HiPIMS-Technologie abgeschieden. Unsere neue CC800 HiPIMS stellt hingegen reine HiPIMS-Schichtwerkstoffe her, die alles bisher Dagewesene nochmal übertreffen.“
Sie sind dropletfrei und extrem glatt, spannungsarm, außerordentlich hart und verschleißbeständig sowie unvergleichlich haftfest. Diese überlegenen Eigenschaften sorgen im Vergleich zu herkömmlichen PVD-Beschichtungen für längere Standzeiten, bessere Werkstückoberflächen und höhere Schnittdaten. So können Werkzeughersteller deutliche Performancegewinne bei der Zerspanung erwarten.
Zwei neue reine HiPIMS-Schichtwerkstoffe
Zudem eröffnet die neue Technologie enorme Möglichkeiten bei der Schichtkonstruktion und beweist so maximale Flexibilität. „Zu Beginn stellen wir zwei reine HiPIMS-Schichtwerkstoffe vor – FerroCon und InoxaCon. Dabei sind die Namen nicht nur zufällige Wortkonstrukte, sondern sollen Anwender auf den Einsatzbereich der jeweiligen Schicht aufmerksam machen. Denn anwendungsspezifische Beschichtungslösungen zu produzieren, die genau auf die Kundenanforderungen zugeschnitten werden, ist unsere Aufgabe“, erklärt Dr.-Ing. Stephan Bolz.
Die auf AlTiN basierende, reine HiPIMS-Schicht FerroCon wurde speziell für die Zerspanung von Stählen (Ferro = ferrous material = eisenhaltiges Material) entwickelt. InoxaCon ist eine Silizium-dotierte, kupferfarbene reine HiPIMS-Schicht und erzielt herausragende Ergebnisse Bearbeitung von rostfreiem Stahl. Die Vorsilbe Ino leitet sich vom Synonym für rostferie Stähle „Inox“ ab (französisch: inoxydable = rostfrei). Auch die nächste reine HiPIMS-Schicht für die Bearbeitung von NE-Metallen ist schon in der Entwicklung.
Die neuen Schichtwerkstoffe bietet CemeCon in verschiedenen Schichtdicken an. Diese liegen je nach Schichtwerkstoff und Werkzeugtyp zwischen 1,5 und 6 µm.
Zerspanversuche bestätigen Leistungsfähigkeit
Auch der Fachverband Präzisionswerkzeuge im VDMA sieht die Zukunft hochtechnologischer Werkzeuge unter anderem bei neuen Wegen in der Beschichtung. Beschichtungstechnologien wie HiPIMS spricht der Verband dabei hohes Potential zu, um die Lebensdauer der Werkzeuge zu verlängern. Schon die ersten Zerspanversuche mit den neuen reinen HiPIMS-Schichten geben den Experten recht und zeigen die überlegene Qualität von FerroCon und InoxaCon.
Der Vergleich macht es deutlich: FerroCon-beschichtete Wendeplattenwerkzeuge bearbeiten (Z=2, Vc = 250m/min und ap = 3 mm) 398 Werkstücke aus 40CrMoV4-6, AlCrN beschichtete nur 211 Werkstücke. Auch InoxaCon hat die Nase vorn. Im Vergleich zu AlTiN weisen mit InoxaCon beschichtete VHM-Fräser (d = 8mm, Z = 4) bei der Zerspanung (vc = 80 m/min, fz = 0,035 mm, ae = 5 mm, ap = 3 mm) von austenitischem Chrom-Nickel-Stahl (1.4301) deutlich weniger Verschleiß auf. Die maximale Verschleißmarkenbreite (VBmax) liegt bei InoxaCon mit 26 µm klar unter dem von AlTiN mit 97 µm.
Zusammenarbeit mit der FH Aachen
Für die Zerspanversuche erhält CemeCon seit langem Unterstützung von der Fachhochschule Aachen – so auch bei der Entwicklung der neuen HiPIMS-Schichtwerkstoffe. Die modernen Bearbeitungszentren der Zentralwerkstatt des Fachbereichs Maschinenbau und Mechatronik sind optimal, um neue Werkzeugbeschichtungen beim Fräsen, Bohren oder Drehen zu testen. „Die Zerspanversuche erfolgen an der FH. Für die Auswertung und Verschleißbegutachtung kommen die Werkzeuge wieder zu uns. Da sind die räumliche Nähe und die enge und unbürokratische Zusammenarbeit ein unschlagbarer Vorteil“, so Dr. Werner Kölker, Leiter Forschung und Entwicklung bei CemeCon.
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