Werkzeugbeschichtungen für eine langlebigere Bearbeitung

In den letzten Jahren hat sich die Einstellung der Hersteller zur Nachhaltigkeit stark verändert. Eine Studie von Schneider Electric und Omdia kam zu dem Ergebnis, dass 49% der Fertigungsunternehmen eine verbesserte Leistung und Kosteneinsparungen erwarten, wenn sie in Nachhaltigkeit investieren. Auch wenn der Schwerpunkt der Nachhaltigkeitsdiskussionen in der Regel auf Industrie 4.0-Lösungen liegt, sollten Unternehmen die wichtige Rolle, die Werkzeugmaschinen spielen können, nicht übersehen.

Die Unternehmen der verarbeitenden Industrie sind sich heute darüber im Klaren, dass eine gute Nachhaltigkeitsstrategie den Unterschied zwischen Erfolg und Misserfolg ausmacht - vor allem in Anbetracht der aktuellen Herausforderungen in der Lieferkette und des Mangels an Materialien, Wissen und Fähigkeiten. Allerdings gibt es für die Fertigungsindustrie einige Hürden auf dem Weg zu mehr Nachhaltigkeit. Fast ein Drittel der von Schneider Electric und Omdia befragten Führungskräfte in der verarbeitenden Industrie gaben an, dass ihre Unternehmen und veraltete Anlagen und Infrastrukturen ein Hindernis auf dem Weg zu mehr Nachhaltigkeit darstellen. 27% von ihnen nannten Kosten oder Budget als Haupthindernis, und 19% nannten einen Kulturwandel als Herausforderung oder das Risiko, ihre bestehenden Prozesse zu ändern.

Auswahl von langlebigen Werkzeugen

Um diese Hürden zu überwinden, sollten sich die Hersteller stattdessen auf die erheblichen Vorteile besserer Bearbeitungswerkzeuge für die Nachhaltigkeit der Fertigung konzentrieren. Eine längere Werkzeugstandzeit kann sicherlich zur Nachhaltigkeit beitragen und bietet darüber hinaus eine Reihe weiterer Vorteile, wie z. B. eine geringere Anzahl von Werkzeugen, die in einem Produktionslauf benötigt werden, und eine Verringerung des Bedarfs an kostspieligen Werkzeugwechseln. 

Ein weiterer Vorteil von langlebigeren Werkzeugen ist die Möglichkeit, aus zwei Gründen vielseitigere Produkte herzustellen. Erstens kann ein Werkzeug mit längerer Lebensdauer für eine größere Anzahl von Produktionszyklen verwendet werden, bevor es ersetzt oder überholt werden muss. Zweitens behält das langlebigere Werkzeug seine Präzision und Leistung über einen längeren Zeitraum bei, was zu einer besseren Qualität und Konsistenz der hergestellten Produkte führt.

Technologisch bereit

Das soll nicht heißen, dass das Erreichen eines Wettbewerbsvorteils in der Fertigung keine Herausforderung darstellt. Einerseits ist erwiesen, dass eine Kostensenkung mit den richtigen Werkzeugen und Optimierungsstrategien die Bearbeitungszeiten drastisch reduzieren und die Werkzeugstandzeit um das Doppelte oder mehr erhöhen kann. Andererseits ist eine kontinuierliche Forschung und Entwicklung im Hinblick auf die aktuellen Herausforderungen, denen sich die zerspanenden Unternehmen gegenübersehen, unabdingbar, um sicherzustellen, dass die Werkzeuge technologisch bereit und der Herausforderung gewachsen sind. 

Verschiedene Arten von Verschleiß

Konzentrieren wir uns auf die Fingerfräser aus Vollhartmetall. Die Standzeit von Fräswerkzeugen hängt von mehreren Faktoren ab, z. B. von den verschiedenen Verschleißarten wie Säulenverschleiß und Flankenverschleiß sowie vom Ausbrechen der Schneide, das häufig durch Vibrationen des Werkstücks oder der Werkzeugmaschine verursacht wird. Mehrere konstruktive Aspekte eines Fingerfräsers wirken sich auf seine Verschleißfestigkeit aus, darunter der Grundwerkstoff, die Beschichtung und die Geometrie des Werkzeugs. Insbesondere die Geometrie wirkt sich auf die Funktionsfähigkeit des Werkzeugs aus - wie im Bericht Study on tool life and its failure mechanisms des indischen Kamala Institute of Technology & Science (KITS) beschrieben: "Die Geometrie des Werkzeugs hat einen gewissen wichtigen Einfluss auf die Standzeit, wobei unter anderem die Spanleitstufe und der Freiwinkel wichtig sind." 

Darüber hinaus kann die Wahl des Werkstoffs oder des Werkzeugtyps einen erheblichen Einfluss auf die Geschwindigkeit oder den Vorschub bei Bearbeitungsprozessen haben, da Faktoren wie Verschleißfestigkeit, Werkzeughärte, Wärmebeständigkeit, Reibung und Spanabfuhr beeinflusst werden.  

PVD-Beschichtungen als nachhaltige Alternative

Die Entwicklung von PVD-Beschichtungen (Physical Vapour Deposition) für Werkzeuge ist eine solche nachhaltige Alternative. PVD ist ein Verfahren, bei dem die Beschichtung auf der Oberfläche des Werkzeugs abgeschieden wird, mit dem Ziel, dessen Lebensdauer und Funktionalität - und insbesondere die Lebensdauer des Werkzeugs - zu verbessern. Dies hat zu neuen Beschichtungslösungen geführt, die die Lebensdauer der Werkzeuge, die Prozesssicherheit und die Produktionsfähigkeit weiter verbessern. Hersteller geben für 30% höhere Schnittdatenempfehlungen in den Hauptanwendungsbereichen ISO P und ISO M an.