Thema: Wie nutzt diese Entwicklung dem Anwender der Werkzeuge? Welche neuen Möglichkeiten in der Diamant-Werkzeugoptimierung werden durch den Einsatz von Lasern erst jetzt möglich?

Nachgefragt! mit Sauer, Laserpluss AG, Vollmer, ACSYS und EWAG

Der neuen Lasertechnologie wird nachgesagt, dass gelaserte Schneidkanten eine wesentlich schärfere Schneidkante gegenüber der herkömmlichen Schleiftechnologie liefern. Außerdem verursacht die Laserbearbeitung auch keinen Schleifdruck, der möglicherweise eine Gefügezerstörung im Mikrobereich der Schneidkante verursacht. Die meisten Hersteller fertigen heute die Schneidkante bei PKD/CVD-Diamant bestückten Werkzeugen nach wie vor durch Schleifen nach dem Drahterodieren (bei PKD).

  • Wie nutzt diese Entwicklung dem Anwender der Werkzeuge?
  • Welche neuen Möglichkeiten in der Diamant-Werkzeugoptimierung werden durch den Einsatz von Lasern erst jetzt möglich?

Herr Friedemann Lell Gildemeister | Sauer GmbH

Als 100%-ige DMG / Mori Seiki – Tochter verfügt die Sauer GmbH Lasertec aus Pfronten über langjährige Erfahrung in der Laserbearbeitung von PKD, CVD-D, cBN aber auch Hartmetall. Bereits 2004 wurden die ersten Laserabtragmaschinen für die Erzeugung von Spanleitstufen in PKD eingesetzt. Seit 2008 gibt es eine durchgängige Lasertec PrecisionTool-Baureihe, welche die Bereiche Aufteilen von PKD-Ronden, Einbringen von Spanleitstufen und Finishen der Schneidkanten und Freiwinkel abdeckt. Weil beim Schleifen und Drahterodieren die Diamantkörner selbst nicht getrennt werden können, sind hier nur feinkörnige PKD-Sorten einsetzbar. Ausbrüche an der Schneidkante sind unvermeidbar. Im Gegensatz dazu trennt der Laser nicht nur das Bindematerial sondern auch die Diamantkörner durch. Selbst bei grobkörnigen PKD-Sorten erhält man eine gerade, ausbruchsfreie Schneidkante. Dadurch lassen sich Standzeit verlängernde PKD-Sorten einsetzen. Weitere Vorteile der Laserbearbeitung sind die extrem hohe Reproduzierbarkeit und Prozesssicherheit, auch der nicht vorhandene Schleifscheibenverschleiß kommt der Genauigkeit zugute. Der kleine Laserspot ermöglicht Innenradien am Werkzeug von nur 15 – 20 µm, was mit keiner anderen Technologie erreichbar ist. Das Einbringen von Spanleitstufen ist in derselben Aufspannung in einer Bearbeitung möglich.

Herr Werner Schulz| | LaserPluss AG

Durch die Bearbeitung von PKD- und CVD-bestückten Werkzeugen mittels Laser können die einzelnen, sonst nicht trennbaren Diamantkörner präzise „durchschnitten“ werden. So muss der Anwender nicht mehr, wie beim Schleifen oder Erodieren, abwägen zwischen einer groben Korngröße, bei der die Standzeit zwar hoch ist, die Ausbrüche jedoch auch und einer feinen Korngröße mit geringeren Ausbrüchen aber auch kürzeren Standzeiten. Die laserbearbeiteten Schneidkanten bieten schon bei höheren Korngrößen eine genauere Kantenschärfe als herkömmlich bearbeitete Feinstkörnungen. Der Laserstrahl arbeitet ohne mechanische Krafteinwirkung weshalb auch kleinste Werkstücke unproblematisch und präzise bearbeitet werden können. Nebenbei verbraucht die Laserbearbeitung keine Schießscheiben und Kühlmittel und spart Kosten und Aufwand. Laserbearbeitung ist sehr flexibel und kann neben den erweiterten Möglichkeiten der Geometriegestaltung für Konstruktion und Fertigung auch durch die Änderung der entsprechenden Parameter oder der Nutzung von kombinierten Prozessen die Bearbeitungszeiten erheblich verkürzen. Dem Anwender bietet sich dadurch die Möglichkeit, wesentlich komplexere Werkstücke in kürzerer Zeit herzustellen.

Herr Dr. Stefan Brand | Vollmer Gruppe

Selbstverständlich forscht Vollmer auch in diesem Technologiefeld intensiv, um den Einsatz des Lasers an der PKD-Schneidkante sowohl technologisch als auch wirtschaftlich sinnvoll zu verwirklichen. Allerdings zeigt der Laser derzeit noch keinen klaren Mehrwert gegenüber herkömmlichen Technologien. Deshalb haben wir uns entschieden, erst dann mit dem Laser auf den Markt zu gehen, wenn er sich sowohl technologisch als auch wirtschaftlich rechnet. Da wir in der Holz und Metall verarbeitenden Industrie unterwegs sind, wägen wir genau ab, ob und für welche Kunden sich der Laser wirklich lohnt. Aber egal, wie sich der Laser entwickelt, er wird nie die klassischen Technologien wie Erodieren und Schleifen komplett verdrängen. Wir sehen den Laser als Ergänzung im Bereich der Schärftechnologien. Aus diesem Grund setzen wir auch beim Erodieren immer wieder neue Akzente, etwa mit unserer neuen Maschine QXD 250. Eine Erodiermaschine, die dank der neuen Generatortechnologie Vpulse EDM PKD-bestückte Werkzeuge bis zu 30 Prozent schneller als bisher fertigen kann – und an solchen Fakten wird sich der Laser auch zukünftig messen lassen müssen.

Herr Tilo von Olnhausen | ACSYS

Die Faserlasertechnologie deckt ein breites Spektrum von Materialien ab die bearbeitet werden können. Eine Herausforderung war die Forschung nach geeigneten Parametern für die Bearbeitung von PKD und CVD. Viele unserer Kunden produzieren Sonderzerspanungswerkzeuge für die Automobilbranche, die Luft- & Raumfahrt sowie den Werkzeug- und Formenbau. Unsere Kunden sind mit unseren flexiblen Lasersystemen, den Hochpräzisionskamerasystemen zur genauen Positionierung und unserem Know-how in der Lage ihren Kunden Iso Formwendeplatten und Vollhartmetallwerkzeuge mit individuellen Spanbrechern ab Losgröße 1 kosteneffektiv anzubieten.

Wir arbeiten seit vergangenem Jahr an der Weiterentwicklung und setzen auch Ultrakurzpulslaser für die Bearbeitung von Schneidkanten und Spanleitstufen ein. Die Ergebnisse sind vielversprechend, da die Pikosekundenlaser neben dem PKD und CVD auch Hartmetall gratfrei gravieren können. Die extrem kurzen Laserpulse , 10 ps bis 200 ps, ermöglichen einen kalten Materialabtrag ohne Schmelzphase und damit ein Höchstmaß an Genauigkeit. PKD und CVD können auch schon mit Nanosekundenlasern wie dem Faserlaser gratfrei graviert werden, da der Kohlenstoff sofort sublimiert. Aber die wenigsten Schneidwerkzeuge bestehen aus reinem PKD. Die schwierige Werkstoffkombination PKD und Hartmetall ist für den Pikosekundenlaser gut bearbeitbar."

Herr Thomas Fischer |EWAG

Seit 2009 befassen wir uns bei Ewag intensiv mit der Lasertechnologie. Wir sind überzeugt, dass diese neuartige Technologie die Werkzeuge verändern wird. So werden beispielsweise vermehrt komplexe Spanleitstufen in die Werkzeuge eingebracht. Dieser Trend wurde ausgehend von Wendeschneidplatten nun auch zunehmend auf komplexe rotationssymmetrische Werkzeuge übertragen. Weiter drängen sich neue Materialien wie Beispielsweise CVD-D in den Markt, welche aber mit konventionellen Methoden nur bedingt bearbeitbar sind. In der Automobilindustrie, dem Flugzeugbau und vielen anderen Schlüsselbranchen spielen diese neuen Materialien aber eine immer wichtigere Rolle. Es sind vorwiegend genau diese Branchen, welche mit der Zerspannung von CFK oder Leichtmetall-Legierungen vor neuen Herausforderungen stehen. Genau dort wird sich die Lasertechnologie weiter durchsetzen können. Mittels eingebrachten Spanleitstufen wird der Spanfluss beispielsweise ideal gebrochen und abgeführt. Die extrem scharfe Schneide, welche mit dem Pikosekundenlaser nahezu ohne thermische Einflusszone erzeugt werden kann, trennt die Faser bei CFK- Materialien sauber. Eine Delamination wird somit bei Ein- und Austritt der Bearbeitung unterbunden. Es kommt also immer auf die jeweilige Applikation an, welche Bearbeitungstechnologie jeweils vorzuziehen ist. Wir als Walter Ewag treten als Komplettanbieter beim Kunden auf, sei es mit der Schleif-/Erodiertechnologie oder mit dem neuem Bearbeitungscenter Laserline, nach dem Motto: „Creating Tool Performance“.