Maßhaltigkeit ist Thema Nummer eins schon bei der Herstellung und dem Einsatz zahntechnischer Werkzeuge, wie Oerlikon Balzers berichtet. Das Unternehmen ibb Zerspanungstechnik aus Lohmar fertigt CAD-/CAM-Mikrowerkzeuge auf den Mikrometer genau und legt sie mitsamt Schneide und Beschichtung auf die verschiedenen Bearbeitungsprozesse und Materialien wie Kobalt-Chrom (CoCr), Titan, Zirkonoxid oder Glaskeramik aus.
AlTiSiN-Schicht mit weiterentwickeltem PVD-Verfahren aufgebracht
Weil die Kunden den Zahnersatz schnell und stabil fertigen müssen, nahm sich ibb vor, den Fertigungsprozess über höhere Zustellungen zu beschleunigen, bei möglichst gleicher Standzeit. Der daraufhin konzipierte Speedfräser wurde mit Geometrie, Hartmetallsubstrat, Schneidkantenpräparation und Beschichtung auf den Schruppprozess abgestimmt. Als Oberflächenschutz bot sich die neu eingeführte AlTiSiN-Schicht Baliq Tisinos Pro von Oerlikon Balzers an.
Diese PVD-Beschichtung wurde speziell für gehärtete Stähle, Edelstähle oder hochwarmfeste Legierungen entwickelt. Sie reduziert die Werkzeugbelastung und verbessert die Verschleißfestigkeit bei der Hartbearbeitung von Stählen bis zu einer Härte von 70 HRC deutlich, wie Oerlikon Balzers berichtet. Die Kunden profitieren von längeren Werkzeugstandzeiten und einer hohen Fertigungsqualität.
Hergestellt wird diese Beschichtung auf Basis des S3p-Verfahrens (Scalable Pulsed Power Plasma). Diese Technik kombiniert die Vorteile der Verfahren Lichtbogenverdampfung (Arc) und Magnetron-Sputtern, und verschiebt damit nach Angaben von Oerlikon Balzers die Leistungsgrenzen herkömmlicher HiPIMS-Beschichtungen. Die Vorteile von S3p sind längere Hochstrompulse und eine hohe Stromdichte, die eine starke Ionisierung der Schicht bewirken. Die auf dieser Basis entwickelten Schichten verfügen über eine außergewöhnlich glatte und defektfreie Oberfläche ohne Droplets. Ihre modifizierte Mikrostruktur und die hochpräzise Schichtdickenverteilung sorgen für hochstabile sowie gleichmäßig geschützte Schneidkanten. Das ist laut Beschichtungsspezialist entscheidend für mehr Präzision und Leistung gerade in der Mikrozerspanung. Die Hochleistungsschicht ist extrem verschleißfest und ausgelegt auf die Hartbearbeitung bis HRC 70. Sie widersteht auch den hohen Temperaturen in der Kobalt-Chrom-Zerspanung und verhindert trotz hoher Aufklebeneigung des Materials Aufbauschneiden.
Mit der neuen Beschichtung die Schruppzeit halbiert
So wurde im Forschungs- und Entwicklungslabor von ibb ein mit Baliq Tisinos Pro beschichteter Speedfräser (Durchmesser 2 mm, Kantenradius 0,3 mm) an einer Testmaschine beim Schruppen von Kobalt-Chrom-Blanks mit speziellen Prüfkörpern zur Vermessung auf Maßhaltigkeit erprobt. Die Ergebnisse wurden früheren Testresultaten gegenübergestellt. Im Vergleich mit Fräsern mit einer Wettbewerbsbeschichtung ergab sich ein eindeutiges Bild: Bei unveränderter Frässtrategie ist eine nahezu verdoppelte Standzeit realisierbar, wie es in der Mitteilung von Oerlikon Balzers heißt. Alternativ war eine verdoppelte Zustelltiefe bei fast gleichbleibender Werkzeugstandzeit in Bezug auf das Spanvolumen erreichbar, womit sich die Schruppzeit etwa halbiert.