Beschichtung Präzisionsbeschichtung für Mikrowerkzeuge

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CemeCon AG

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Aerotech GmbH

FAULHABER Antriebssysteme

Um Mikrobauteile prozesssicher und wirtschaftlich bearbeiten zu können, sind nicht nur hochpräzise Mikrowerkzeuge mit speziellen Geometrien gefragt, sondern auch abgestimmte Beschichtungslösungen. Cemecon bietet ultradünne und glatte HiPIMS- sowie Diamant-Beschichtungen an.

Ultradünne und glatte Beschichtungen durch das Verfahren HiPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering, dt. Hochenergie­impulsmagnetronsputtern) sorgen dafür, dass die Werkzeuge im Zerspanungsalltag die erforderliche Leistung und Standfestigkeit erbringen können. Droplets können mit der HiPIMS-Technologie prozessbedingt erst gar nicht aufkommen – im Gegensatz beispielsweise zum Arc-Verfahren. So entstehen extrem glatte Beschichtungslösungen, die auch den geringen Toleranzen der Miniaturfertigung gerecht werden. Eine Nachbearbeitung ist somit nicht nötig.

Die glatten Oberflächen auf den Mikrowerkzeugen verringern darüber hinaus sowohl Reibung als auch Aufbauschneiden. Gleichzeitig verkürzt sich so die Kontaktzeit zwischen Span und Werkzeug, die Hitze wird mit dem Span abgeführt und das Werkzeug vor den hohen Temperaturen im Zerspanprozess geschützt. Außerdem haben HiPIMS-Beschichtungen eine sehr harte und dennoch zähe Kristallstruktur bei guter Haftung. Resultat ist ein guter Verschleißwiderstand und damit hohe Standzeiten – auch bei der Trocken- und/oder HSC-Bearbeitung.

HiPIMS ermöglicht ultradünne Beschichtungen auch unter 1 µm. Das homogene Schichtwachstum auf komplexen Werkzeuggeometrien rund um die Schneidkante sorgt für eine homogene Schichtdickenverteilung in engen Toleranzen. So werden die Schneidkanten weder beeinflusst noch ungewollt verrundet. Darüber hinaus bieten die HiPIMS-Beschichtungen geringe Druckeigenspannungen.

Die Beschichtungsanlage CC800 HiPIMS von Cemecon bietet für diese Beschichtung einen Vorteil: die Synchronisation der HiPIMS-Pulse mit dem Substrattisch, wo die Beschichtung gezielt auf den Werkzeugen aufwächst. Damit lassen sich die Eigenspannungen kontrollieren und reduzieren. Dies führt zu einer Eignung sowohl für sehr dicke als auch für sehr dünne Beschichtungen auf den scharfen Schneiden von Mikrowerkzeugen.

Beschichtungsanlage sorgt für gleichbleibende Qualität

Die CC800 HiPIMS sorgt für eine homogene Schichtdickenverteilung auf der Oberfläche eines Werkzeugs sowie auch innerhalb einer Beschichtungscharge – und das bei einer (fast) unendlichen Kombinierbarkeit unterschiedlichster Geometrien. Sie verfügt über Beschichtungsraten bis zu 2 μm/h HiPIMS und Schichtdicken von 1 μm bis aktuell 12 μm. Die Anlage hat einen Füllgrad von bis zu 1.800 rundlaufenden Werkzeugen oder 5.000 Wendeschneidplatten. Die hohe Gleichmäßigkeit und Homogenität erlauben eine dichte Beladung der Maschine. So lassen sich beispielsweise laut Hersteller pro Charge bei einem Schaftdurchmesser von 4 mm 1.800 Werkzeuge gleichzeitig innerhalb von zirka 4,5 Stunden mit 3 µm beschichten.

Darüber hinaus hat man bei der CC800 HiPIMS vollen Zugriff auf alle HiPIMS-Parameter und kann eigene Beschichtungsprozesse (weiter-)entwickeln.

Hohe Präzision mit Diamant

In der Dental- und Medizintechnik werden hochabrasive Hightech-Materialien auch mit diamantbeschichteten Mikrowerkzeuge bearbeitet. Die hochpräzisen Multilayer CCDia-Beschichtungen gibt es ab 3 μm Schichtdicke. Das Hot-Filament-Verfahren sorgt für eine homogene Schichtdickenverteilung mit engen Toleranzen – auch bei komplexen, filigranen Geometrien. Alle CCDia-Beschichtungen verbinden die sehr hohe Haftung kristalliner Schichten mit der glatten Oberfläche nano-kristalliner Schichten. Durch die extreme Härte von bis zu 10.000 HV_0,05 sind sie verschleißfest und können sowohl die Leistung als auch die Standzeit der Werkzeuge erhöhen. Ihre hohe Wärmeleitfähigkeit sorgt für eine rasche Wärmeabfuhr. Dank des Multilayer-Aufbaus können Zerspaner laut Hersteller zudem eine hohe Prozess-Sicherheit erreichen.

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