So kann Uhrenfertigung nachhaltiger werden

Sandvik Coromant Produktmanager James Thorpe erklärt, wie fortschrittliche Werkzeuge wie der Mikrobohrer CoroDrill 862 die Verschleißfestigkeit erhöhen und so eine nachhaltigere Produktion in der Luxusuhrenindustrie ermöglichen.

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Keramik ist zwar schwer zu bearbeiten, wird aber häufig für die Herstellung von den immer beliebter werdenden schwarzen Luxusuhren eingesetzt. (Bildnachweis: Sandvik Coromant)

Das vielleicht extremste aktuelle Beispiel für eine nachhaltige Uhrenherstellung ist die so genannte „Garbage Watch“ von Vollebak. Vollebak ist einer äußerst designorientierte britische Herrenmodemarke, die Kleidung und Accessoires aus neuen Materialien mit innovativen Technologien und Verfahren herstellt. Das Unternehmen betont, seine Produkte seien „zukunftsweisend“ und gleichzeitig nachhaltig. Trotz ihres Namens ist die „Garbage Watch“ ein begehrtes Einzelstück, das bereits in den wichtigsten Designzeitschriften der Welt vorgestellt wurde.

„Meine Idee war, eine Uhr aus Elektroschrott zu fertigen“, sagte Vollebak Mitbegründer Nick Tidball Anfang dieses Jahres dem Magazin „Esquire“. In besagtem Artikel wird auf die Ergebnisse des UN-Berichts Global E-waste Monitor verwiesen, wonach im Jahr 2019 weltweit eine Rekordmenge von fast 54 Millionen Tonnen Elektroschrott angefallen ist, was einem Anstieg von 21 Prozent innerhalb von fünf Jahren entspricht.

Aus diesem Elektroschrott wurden Edelmetalle im Wert von 1,7 Milliarden US-Dollar zurückgewonnen – das sind allerdings nur 17 Prozent der gesamten recycelbaren Menge. Wären also sämtliche Edelmetalle zurückgewonnen worden, hätte der Wert gar bei etwa 10 Milliarden US-Dollar gelegen.

Weitere Elektroschrott-Materialien

Diese beeindruckende Zahl zeigt, wie weit die Industrie bei der vollständigen Verwertung von recycelbarem Elektroschrott zurückliegt. Aber es werden Schritte unternommen, um dies zu ändern, auch von Uhrenherstellern.

Neben Edelmetallen ist Keramik ein weiteres wichtiges Elektroschrott-Material. Es besteht größtenteils aus anorganischen und nichtmetallischen Bestandteilen, die durch starke chemische Bindungen verbunden sind. Keramik ist vollständig recycelbar und wird bei Uhrendesignern immer beliebter. Im Vergleich zu Stahl und Gold ist Keramik laut SwissWatchExpo außergewöhnlich hart und es eignet sich insbesondere für die immer beliebter werdenden schwarzen Uhren.

Der Nachteil von Keramik ist seine schwierige Bearbeitung. Dies bestätigt eine Studie der Abteilung für Maschinenbau am BMS College of Engineering in Karnataka, Indien. Darin heißt es: „Bei der Bearbeitung von Keramik mit konventionellen Techniken treten Oberflächenbeschädigungen, übermäßiger Werkzeugverschleiß und Kantenausbrüche auf.“

Und weiter: „Nicht-konventionelle Verfahren wie das Funkenerodieren (EDM) und die Abrasiv-Wasserstrahl-Bearbeitung sind durch eine schlechte Oberflächengüte bzw. ein übermäßiges Auftreten von unerwünschten Vertiefungen gekennzeichnet.“

Der Bericht des BMS College nennt hohe Maßgenauigkeit und die Minimierung von Kollateralschäden wie Oberflächenrisse als die größten Herausforderungen bei der Bearbeitung von Keramik – und beide Probleme sind einer nachhaltigen Produktion nicht zuträglich. Wie also können Uhrenhersteller diese Probleme erfolgreich adressieren?

Bohren in Keramik

Die Leistung des CoroDrill 862 mit -GM-Geometrie kann durch eine Schneide mit PKD-Einsatz nochmals verbessert werden (Bildnachweis: Sandvik Coromant)

Die Antwort: mit verschleißfesteren Werkzeugen. Sandvik Coromant hat sein Werkzeugangebot weiterentwickelt und zwei neue Mikrobohrer-Familien in sein Sortiment aufgenommen: CoroDrill 462 mit -XM-Geometrie und CoroDrill 862 mit -GM-Geometrie bieten ein breites Spektrum an Durchmessern und Längen. Beide Werkzeuge eignen sich für die Präzisionsbearbeitung in der Kleinteileindustrie und ermöglichen eine nachhaltige Performance.

CoroDrill 462 und CoroDrill 862 überzeugen sowohl mit einer hohen Verschleißfestigkeit als auch bei der Bearbeitung von anspruchsvollen Materialien wie ISO P, M, K, N, S, O und H. Zudem gibt es die Option, die Mikrobohrer mit einer Schneide mit einem Einsatz aus polykristallinem Diamant (PKD) zu bestücken.

Bei erfolgreichen Tests mit solchen PKD-Bohrern an Mikroteilen aus Platin hat Sandvik Coromant festgestellt, dass PKD bis zu hundertmal verschleißfester als Vollhartmetall ist. Außerdem arbeiten PKD-Werkzeuge noch präziser und können engere Toleranzen einhalten als Vollhartmetallwerkzeuge.

Werkzeuge im Test

Die Mikrobohrer eignen sich auch für die Bearbeitung von Keramik und halbgebrannten Keramiken. In einem Test wurde ein CoroDrill 862 mit Schneide mit PKD-Einsatz in einem horizontalen Bearbeitungszentrum eingesetzt, um 8,38 mm tiefe Sacklöcher in ein Aluminiumoxid-Keramikwerkstück ohne irgendwelche Ausbrüche zu bohren.

Dieses feinkeramische Material verfügt über eine hohe chemische und physikalische Stabilität. Der Bohrer wurde mit einem Durchmesser (Dc) von 1,70 mm, einer Schnittgeschwindigkeit (vc) von 53 m/min und einem Vorschub (fn) von 0,025 mm/z betrieben.

Im Ergebnis konnten 933 Bohrungen hergestellt werden und sowohl die Qualität der Bohrungen als auch die Werkzeugstandzeit des Werkzeugs stachen heraus. Aufgrund der enormen Langlebigkeit des CoroDrill 862 konnte der Kunde mit dem CoroDrill 862 mit Schneide mit PKD-Einsatz dauerhafte, zuverlässige und vorhersehbare Leistung erzielen, die besser zur Nachhaltigkeitsstrategie des Unternehmens passt.

Die Sandvik Coromant Ingenieure empfehlen PKD auch allen Unternehmen, die Mikrobohrungen in schwer zu bearbeitenden Materialien wie Titan, Aluminium und Glas vornehmen.

Darüber hinaus darf nicht nur bei makroskopischen Anwendungen, sondern auch bei mikroskopischen Bearbeitungen wie der Uhrenfertigung die Bedeutung des Kühlmittels nicht unterschätzt werden. Beim Tieflochbohren mit Mikrowerkzeugen ist die Qualität der Kühlmittelzufuhr entscheidend, um die Späne effektiv abzuführen.

Fazit

Die Eigenschaften und die Leistung von PKD-Einsätzen für eine verlängerte Werkzeugstandzeit zeigen, dass die Schneiden die Herausforderungen bei der Bearbeitung von extrem harten Materialien wie Keramik meistern. Das erweiterte CoroDrill Werkzeugangebot von Sandvik Coromant zeigt, dass produktivere und nachhaltigere Fertigungsprozesse möglich sind und einen Beitrag zu einer nachhaltigeren Uhrenfertigung leisten können.

Kontakt:

www.sandvik.coromant.com