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Diamant macht Autobauen günstiger

In der Massenproduktion der Schlüsselindustrien kommen immer mehr Hightech-Materialien zum Einsatz, die wirtschaftlich nur mit Diamant beschichteten Werkzeugen zerspant werden können, zum Beispiel mit Wendeschneidplatten. Sie etablieren sich zunehmend zur Bearbeitung von Leichtbaumaterialien etwa im Automobil- und Maschinenbau. Mit ihren nanokristallinen, extrem glatten und harten Oberflächen sind sie in puncto Leistung, Qualität und Präzision gegenüber anderen Lösungen eine wirtschaftliche Alternative und bereits in einigen Anwendungen überlegen.

Die Automobilindustrie geht an die Pfunde: Verbundwerkstoffe, Aluminium-Silizium, Magnesium und andere Leichtmetalllegierungen – alle tragen dazu bei, das Gewicht des Fahrzeuges „abzuspecken“ und die im Kraftstoff zur Verfügung stehende Energie deutlich besser zu nutzen. Doch was in der Praxis hilft, Umwelt, Ressourcen und Geldbeutel zu schonen, entpuppt sich hinter den Kulissen bei der Bearbeitung als äußerst „widerspenstig“.

CVD-Diamant auf der Überholspur

Diamant beschichtete Werkzeuge leisten hier ganze Arbeit: Denn Diamant ist äußerst hart und abrasionsbeständig sowie sehr gut temperaturleitfähig. Darüber hinaus ist er chemisch fast vollständig resistent, hat also eine geringe Affinität zu anderen Stoffen und weist eine geringe Klebeneigung auf. CVD-Diamantschichten lassen sich selbst auf komplexe, dreidimensionale Geometrien auftragen. Zudem haften die Schichten gut auf einer stetig wachsenden Zahl an beschichtbaren Hartmetallen, selbst mit hohen Kobaltgehalten bis zu zwölf Prozent. In Kombination mit der glatten Oberfläche bringen Diamantbeschichtungen daher auch bei der Zerspanung von abrasiven AlSi-Legierungen ab etwa sieben Prozent Siliziumanteil höchste Leistung und besten Spantransport. Anhaftungen werden verhindert. Die Spanformgeometrie verändert sich nicht, da die Diamantbeschichtungen in dem CVD-Prozess unmittelbar auf der Substratoberfläche aufwachsen und so die Geometrie abbilden. Auch der stark abrasive Elektrodengraphit macht den Einsatz von herkömmlichen Werkzeugen unwirtschaftlich. Lösungen aus Diamant sind hier fast die einzige Alternative. Dabei präsentieren sich Diamant beschichtete Werkzeuge als äußerst wirtschaftlich. Zum Beispiel bei Wendeschneidplatten: Hier verteilen sich nicht nur die Beschichtungskosten auf mehrere Schneiden, sondern sie können mit höheren Vorschüben gegenüber unbeschichteten werden.

Beste Ergebnisse in der Praxis

Ein Anwendungsfall für den Einsatz von Aluminiumlegierungen wie AlSi9 ist die Automobilproduktion – um dort zum Beispiel Stabilität für hoch beanspruchte Motorenelemente zu gewährleisten, aber vor allem, um Gewicht einzusparen. Trotz des höheren Siliziumgehalts der verwendeten Aluminiumlegierungen ist dies kein Problem für Diamant beschichtete Wendeschneidplatten. Beim Planfräsen von Zylinderköpfen beispielsweise wurden durch den auf die Applikation hin abgestimmten CVD-Diamant-Multilayer die Werkzeug-Standzeiten bei deutlich erhöhtem Vorschub verlängert. Dadurch stieg die Produktivität um 15 Prozent; die Werkzeug- und Maschinenkosten sanken sowohl gegenüber unbeschichteten als auch gegenüber PKD-bestückten Wendeschneidplatten. Ergebnis: Die Diamantbeschichtung ist auf dem Vormarsch.

Quelle: FACTS 26 Seiten 3-4