Werkzeuge verschleißen rasch unter extremen Bedingungen. Die Folge sind Produktionsstörungen und hohe Kosten. Mit individuell angepassten, beständigen Schichten wird optimaler Schutz erreicht.
Werkzeuge sind Kernelemente der Produktion in vielen Schlüsselindustrien. Neue Produktionsverfahren mit immer kürzeren Zykluszeiten sowie zunehmend schwieriger zu verarbeitende Werkstoffe führen zu komplexen Mehrfachbelastungen mit frühzeitigem Verschleiß, Störungen in den Prozessen und Qualitätseinbußen am Produkt. Die Folge sind hohe Kosten durch kurze Serviceintervalle mit häufigen Reparaturen und Anlagenstillständen.
rechts: Beschichtungsvorgang mit Oxidkeramik (thermisches Spritzen) (Quelle: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Elektronische Bauteile)
Der Forschungsverbund ForLayer hatte sich zum Ziel gesetzt, maßgeschneiderte Lösungen zum Verschleißschutz für Werkzeuge zu entwickeln, auf die mehrere verschleißfördernde Mechanismen simultan einwirken – wie hohe Temperaturen und schnelle Temperaturwechsel, aggressive Medien oder lokal bzw. temporär stark unterschiedliche mechanisch-tribologische Belastungen.
Den Forschergruppen und Industriepartnern gelang es in sechs Teilprojekten, innovative Verfahren und Werkstoffmodifikationen für verbesserte Verschleißschutzschichten zu entwickeln, die in drei Patentanmeldungen mündeten. Mittels Multimaterialverarbeitung können jetzt lasergenerierte Werkzeuge simultan mit mehreren Werkstoffen aufgebaut werden. Thermisch gespritzte Schichten aus Oxidkeramiken, deren Eigenschaften mit einem neuen Verfahren durch solvothermale Prozesse in mehrfacher Hinsicht verbessert werden, erhöhen den Schutz gegenüber Aluminiumgusslegierungen. Folien aus Nanodiamant ermöglichen die Applikation dieses ultraharten Werkstoffs auf bisher nicht mit Diamant beschichtbare Substrate. Durch anwendungsangepasste Schichtmodifikationen auf Basis von PVD Nano- und Multilagenschichten gelingt eine wesentliche Verschleißreduktion bei der Kaltmassivumformung und dem Presshärten. Die Ergebnisse wurden im Januar 2012 in der IHK Nürnberg in einem Abschlusskolloquium präsentiert (Info: www.forlayer.de).
