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Artikel mit den Schlüsselbegriffen LASERTECHNOLOGIE

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Deutschland

Automatisierte Bearbeitung von Diamant-Rotationswerkzeugen

Automatisierte Bearbeitung von Diamant-Rotationswerkzeugen

Jel, Werkzeughersteller im Diamantbereich und Mitglied der Komet Group, steigert gleichzeitig Geschwindigkeit und Qualität durch den Einsatz einer Mikropräzisions-Laseranlage von Typ Raycutter mit integrierter Automation.

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M.Sc. Markus Prieske
BIAS - Bremer Institut für angewandte Strahltechnik GmbH
Deutschland

Abscheidung von CVD-Diamantschichten an der Atmosphäre

Abbildungen: BIAS
Abbildungen: BIAS

Synthetisch hergestellte polykristalline Diamantschichten haben sich in der Industrie als bewährte Funktionsschichten etabliert. Diamantschichten finden aufgrund höchster Verschleißfestigkeit, welche auf höchste Härte sowie chemischer Inertheit zurückzuführen ist, Anwendung als Verschleißschutzschicht auf Werkzeugen für die industrielle Produktionstechnik. Weitere vielfältige, herausragende Eigenschaften wie exzellente thermische Leitfähigkeit, hoher elektrischer Widerstand, große optische Bandlücke und einer guten Biokompatibilität machen Diamantschichten prädestiniert für viele Anwendungen, beispielsweise im Bereich der Optik, wie der Spektroskopie mit infrarotem Licht oder im Bereich der Halbleitertechnologie zur Kühlung elektronischer Schaltungen.

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Eckart Uhlmann, Christoph Hein, Robert Bolz
IWF TU Berlin
Deutschland

Direktstrukturierung von CVD-Diamant durch Laserablation

Direktstrukturierung von CVD-Diamant durch Laserablation
Das Fertigungsverfahren Funkenerosion (EDM, Electrical Discharge Machining) wird unter anderem bei der Herstellung von Mikrospritzguss- und Mikroprägewerkzeugen eingesetzt. Aufgrund der gewünschten hohen Verschleißfestigkeit dieser Werkzeuge, die mit entsprechenden mechanischen Eigenschaften wie hoher Härte und hoher Festigkeit des jeweiligen Werkstoffes einhergehen, sind bestimmte Strukturen mit spanenden Fertigungsverfahren oft nur schwer, bei komplexen Geometrien überhaupt nicht fertigbar. Die Funkenerosion, mit ihrer thermischen Wirkungsweise unabhängig von mechanischen Werkstoffeigenschaften, deckt diesen Bereich ab und stellt ein geeignetes Verfahren zur Herstellung komplexer Mikrogeometrien dar. Neben den EDM-Parametern hat auch der Werkzeugelektrodenwerkstoff großen Einfluss auf Bearbeitungsdauer, Verschleißverhalten und Bearbeitungsergebnis des EDM-Prozesses [1, 2]. Im Rahmen eines DFG-Forschungsprojekts wird am Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb IWF der TU Berlin mit Unterstützung des Lehrstuhls für Werkstoffkunde und Technologie der Metalle WTM der FAU Erlangen-Nürnberg der Einsatz von strukturierten bordotierten CVD-Diamantfolien als Werkzeugelektroden für die Mikrofunkenerosion erforscht. Dieser Werkstoff eignet sich aufgrund seiner Eigenschaften wie hoher Schmelztemperatur TS, einer hohen Wärmeleitfähigkeit λW und der hohen mechanischen Festigkeit σ bei geringer Masse für den Einsatz im µEDM-Bereich [3]. Die Herstellung der Diamantfolien erfolgt am WTM. Zur Mikrostrukturierung der CVD-Diamantfolien wird das Fertigungsverfahren Laserablation eingesetzt. Die folgend beschriebenen Untersuchungen zur Parameteroptimierung wurden am IWF durchgeführt.
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Jan-Patrick Hermani, Michael Emonts, Christian Brecher
Fraunhofer IPT
Deutschland

Kurzpulslaserbearbeitung von monokristallinem CVD-Diamant

Kurzpulslaserbearbeitung von  monokristallinem CVD-Diamant
Diamantwerkstoffe werden wegen ihrer herausragenden Härte- und Verschleißeigenschaften häufig als Schneidstoff für Zerspanungswerkzeuge eingesetzt. Zur Bearbeitung von Diamantwerkstoffen werden seit dem 16. Jahrhundert Schleifverfahren angewandt und haben sich seitdem als Bearbeitungsverfahren für Diamanten etabliert. Aufgrund der hohen Härte von Diamantwerkstoffen können zur Schleifbearbeitung jedoch nur Schleifmittel verwendet werden, die ebenfalls mit Diamanten bestückt sind. Die artgleiche Schleifmittel-Werkstoff-Paarung führt zu hohem Werkzeugverschleiß, einer langen Bearbeitungsdauer und hieraus resultierenden hohen Bearbeitungskosten.
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Eberhard Abele, Thomas Heep, Philipp Feßler
PTW, TU Darmstadt
Deutschland

Laseradditiv gefertigter Drehhalter für die prozesssichere CO2-Schneestrahlkühlung - Einsatzverhalten von beschichtetem Hartmetall beim Drehen von Vermicularguss

Schneidstoffe sind bei der Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstofflegierungen einer erheblichen thermomechanischen Belastung ausgesetzt. Eine mögliche Technologie zur Steigerung des Einsatzverhaltens von beschichtetem Hartmetall ist die Verwendung einer kryogenen Prozesskühlung auf Basis von Kohlenstoffdioxidschnee (CO2-Schnee). Rückstandsfreie Sublimation der zugeführten Trockeneispartikel, erhebliche Reduktion der thermischen Schneidstofflast sowie Kosteneinsparungen bei Kühlschmierstoffwartung und -entsorgung sind wesentliche Verfahrensvorteile dieser Kühlmethodik. Zur Erhöhung der industriellen Akzeptanz und darüber hinaus zur Realisierung einer prozesssicheren, integrationsfähigen und zielgerichteten Versorgung thermisch hochbelasteter Schneidstoffbereiche mit CO2-Schnee können additiv gefertigte Werkzeugkomponenten einen entscheidenden Beitrag leisten. Daher wird im folgenden Artikel ein additiv gefertigter Drehhalter vorgestellt, welcher die simultane Versorgung von Span- und Freifläche mit CO2-Schnee ermöglicht. Dieses innovative Werkzeugkonzept soll zukünftig nicht nur die ökologische Nachhaltigkeit, sondern auch die Produktivität anspruchsvoller Zerspanungsaufgaben verbessern.
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Frank Zobel, Peter Dültgen, Christian Pelshenke, Helmut Brand, Richard Wloka, Christian Hennigs, Rabi Lahdo, André Springer, Stefan Kaierle, Michael Hustedt
Institut für Werkzeugforschung und Werkstoffe (IFW)
Deutschland

Laserbasiertes Kleben von diamant- bestückten Segmenten an Trennscheiben

Abbildungen: IFW Remscheid
Abbildungen: IFW Remscheid

Mit den heutigen Klebstoffen können Verbindungen mit hohen Festigkeiten hergestellt werden, die mit geschweißten oder gelöteten Fügeverbindungen vergleichbar sind. Geklebte Diamant-Schleifsegmente an Trennscheiben halten den Belastungen bei der Gesteinsbearbeitung von Marmor und Granit stand. Durch die Entwicklung einer laserbasierten Fertigungskette sind Erst- und Wiederbestückung geklebter Trennscheiben wärmearm und reproduzierbar möglich.

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Gerhard Flores und Elmar Hampp
Gehring Technologies GmbH
Deutschland

Laserkonditionieren von Honleisten

Laserkonditionieren von Honleisten
Diamant- und CBN-Honleisten sind aufgrund ihrer hohen Standmengen und reproduzierbaren Arbeitsergebnissen in der fertigungstechnischen Praxis allgemein eingeführt. Die Vorbereitung von Honwerkzeugen mit superharten Schneidleisten für den Einsatz in der Honmaschine erfordert in der konventionellen Konditionierung sowohl die Herstellung der Makrogeometrie wie Formgenauigkeit sowie die Erzeugung einer Mikrotopographie mit erhabenen Schneidkristallen. Ein neues Laserbearbeitungsverfahren ermöglicht es nun, zumindest in den Anwendungsbereichen mittlerer Siebkörnungen, den bisherigen Aufbereitungsmodus zu substituieren. Die Honleiste mit unmittelbar einsatzbereiter Topographie ohne aufwändige Aufbereitung ist das Ziel dieser neuen Technologie.
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B. Denkena, T. Grove, A. Krödel
Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover
Deutschland

Schneidkantenmikropräparation an pCBN-Werkzeugen mittels Kurzpulslaser

Abbildungen: IFW Uni Hannover, DMG
Abbildungen: IFW Uni Hannover, DMG

Einleitung

Polykristallines kubisches Bornitrid (pCBN) ist neben Diamant der zweithärteste Werkstoff. Aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften, insbesondere bei hohen Temperaturen, wird pCBN in der Zerspanung gehärteter Stähle, der Bearbeitung von Superlegierungen sowie der Gussbearbeitung eingesetzt. Aufgrund der hohen Festigkeit des Schneidstoffs gestaltet sich die formgebende Bearbeitung mit mechanischen Verfahren, beispielsweise dem Schleifen [1], ressourcen- und kostenaufwändig. Hieraus resultieren aktuell bis zu 20-fach höhere Kosten für pCBN-Werkzeuge gegenüber vergleichbaren Hartmetallwerkzeugen. Um derartige Kostenunterschiede zu rechtfertigen, müssen pCBN-Werkzeuge eine deutlich erhöhte Leistungsfähigkeit gegenüber Hartmetallwerkzeugen aufweisen. Eine Möglichkeit die Leistungsfähigkeit zu steigern, besteht in der anwendungsspezifischen Auslegung der Schneidkantenmikrogeometrie [2, 3]. Die heute eingesetzten mechanischen Verfahren zur Schneidkantenpräparation wie Bürstspanen, Schleppschleifen oder Mikrostrahlen weisen aufgrund der hohen mechanischen Festigkeit von pCBN einen erhöhten Verschleiß auf, wodurch die Wirtschaftlichkeit und Prozesssicherheit eingeschränkt wird.