CVD‐Diamantschleifstifte für den Werkzeug‐ und Formenbau. Abrasive Pencils for Tool and Die Making Coated by Diamond CVD

Neuartige compeDIA®‐Diamantschleifstifte wurden hergestellt und für die Bearbeitung von Hartmetallformwerkzeugen erprobt. Zur Herstellung der Schleifstifte wurden Hartmetallgrundkörper angeschliffen und mit dem Heißdraht‐CVD‐Verfahren mit einem Diamantschleifbelag beschichtet. Die Erprobung der Schleifstifte erfolgte mit einer Ultrapräzisionsschleifmaschine an Hartmetallwerkstücken. Beurteilungskriterien waren Werkstückrauheit und Werkzeugstandzeit.Zur gezielten Einstellung der Schleifkörnung der Schleifstifte wurden die passenden Beschichtungsparameter erarbeitet und die Abhängigkeiten von wesentlichen Einflussgrößen bei der Beschichtung, wie Nenndurchmesser und Schleiflänge, ermittelt. Um die angeschliffenen Grundkörper mit ausreichender Schichthaftung beschichten zu können, wurde ein geeignetes Vorbehandlungsverfahren entwickelt und erprobt, das die durch das Anschleifen gestörte Randzone entfernt. Die Beschichtungskosten liegen jedoch momentan noch unwirtschaftlich hoch. Durch eine Massenfertigung in Verbindung mit einer automatisierten Vorbehandlung und Beschichtung wäre es möglich die Kosten soweit zu senken, dass sie auf dem Niveau anderer Beschichtungen wie TiN oder TiAlN liegen. Die CVD‐Diamantschleifstifte zeigten eine gute Eignung zur Herstellung von Formwerkzeugen für den Werkzeug‐ und Formenbau. Es ist zu erwarten, dass durch Weiterentwicklung der Werkzeuge und Prozessoptimierung die gefertigte Werkstückqualität verbessert werden kann und Rauhtiefen R a < 0,3 μm erreicht werden. Die Standzeit konnte durch Optimierung der Beschichtungstechnologie auf anwendungsgerechte Werte gesteigert werden. Es wurden die Bearbeitungsparameterbereiche erarbeitet, mit denen die Schleifbearbeitung sinnvoll durchgeführt werden kann, ohne zum Werkzeugbruch zu führen. Anschließend wurde ein Spritzgussbauteil mit typischen Formelementen entworfen und ein entsprechender Formwerkzeugprototyp gefertigt. Für den Werkzeug‐ und Formenbau wurden damit die grundlegenden Voraussetzungen erarbeitet, mit diesen innovativen Schleifstiften eine schnelle und flexible Bearbeitung von Formwerkzeugen aus Hartmetall zu realisieren. Gegenüber dem heute üblichen Formwerkzeugmaterial aus Messing können so deutliche Standzeitvorteile bei der Herstellung von Miniatur‐Serienteilen durch Ziehen, Tiefziehen oder Fließpressen erzielt werden.