Oberflächenbeschichtung erhöht die Wertschöpfung

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Superlegierung verschleißt unbeschichtete Werkzeuge im Minutentakt

Allerdings lässt sich diese Superlegierung extrem schwer zerspanen. Bis zu 600 Werkzeuge waren in der Vergangenheit für diesen letzten Fertigungsschritt erforderlich. So hielten unbeschichtete Werkzeuge weniger als 1 min stand.

Mit TiN-Schichten wurde die 1-Minuten-Marke erreicht. Das war im Jahr 1995. Fünf Jahre später wurde mit TiAlN (Tinalox) als Hartstoffschicht die Werkzeugstandzeit auf 6 min verlängert.

Im Jahr 2003 kam die Schicht Tinalox SN auf den Markt, mit der eine Verdoppelung auf 12 min möglich wurde. Zwei Jahre später führte Tinalox SN2 zu einer Standzeit von 25 min.

Beschichtungen durch Nanotechnik verbessert

Weitere Verbesserungen werden insbesondere von den Nano-Hartstoffschichten erwartet. Den Grund dafür sieht Bobiz in den kristallienen Werkstoffstrukturen im Nanometerbereich. Dadurch neigen die Schichten bei thermischer Belastung deutlich weniger zur Oxidation.

Gerade bei Nickelbasislegerierungen wie Inconell sei das besonders wichtig. Nickel hat eine schlechte Wärmeleitfähigkeit. Das heißt: Die Wärme, die beim Zerspanen entsteht, wird nicht durch Konvektion ins Werkstück geleitet, sondern ins Werkzeug. Einer hohen thermischen Belastung halten die Hartstoffschichten – so die Professorin – heute noch nicht allzu lange Zeit stand.

Funktionsschichten machen bessere Wärmeableitung möglich

Solchen Extrembelastungen werden Funktionsschichten jedoch nur in wenigen Anwendungsbereichen ausgesetzt. So gab die Institutsleiterin auf den Oberflächentagen einen Einblick, was heute durch Oberflächenbeschichtung maximal möglich ist.

Im Maschinenbau reizt man dieses Maximum an Leistungsfähigkeit meist nicht aus. Außerdem ist die Umsetzung des technisch maximal Machbaren beim Verschleißschutz sehr teuer. Im Maschinenbau kommen daher vielfach andere Verschleißschutzschichten zur Anwendung, insbesondere Chemisch-Nickel- und Hartchromschichten.

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