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Werkzeug-Beschichtung werden widerstandsfähig durch Beschichten

| Redakteur: Peter Reinhardt

Titan und Aluminium sind viel verwendete Werkstoffe in der Medizintechnik. Bei der Zerspanung stellen sie jedoch so manches Zerspanungs-Werkzeug auf die Probe. Werkzeug-Beschichtungen können hier Abhilfe schaffen

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Bild 1 | In der Implantologie gerne verwendet: Titan stellt bei der Zerspanung hohe Anforderungen an die Werkzeuge
Bild 1 | In der Implantologie gerne verwendet: Titan stellt bei der Zerspanung hohe Anforderungen an die Werkzeuge
(Bild: Fotolia/Leonidp)

Die ersten Hürden bei der Zerspanung von Titan stellen die hohe Wärmekapazität und die niedrige Temperaturleitfähigkeit dar (Bild 1). „Bei gleichen Schnittgeschwindigkeiten entstehen beim Bearbeiten von Titan teils mehr als doppelt so hohe Temperaturen wie in Stahl. Derartige Temperaturbelastungen der Schneiden rühren daher, dass weder Span noch Werkstück die Wärme gut abführen.

Hier zeigt sich, warum Titan so schwierig zu zerspanen ist“, erklärt Manfred Weigand, Produktmanager Round Tools bei der Cemecon AG. Zudem lässt sich Titan nur schlecht verformen und neigt zu starker Adhäsion durch den Wärmestau in der Schnittzone. Das beansprucht die Schneidkanten stark und führt im äußersten Fall zum kompletten Versagen des Werkzeugs.

Zerspanungs-Werkzeuge individuell beschichten

„In der Summe klingen die negativen Eigenschaften von Titan erst einmal abschreckend. Dennoch lohnt es sich, seine schwierige Zerspanbarkeit in den Griff zu bekommen. Zwar stehen beim Werkzeugdesign die Auswahl des Hartmetalls und die Definition der Geometrie an erster Stelle, doch gerade bei derart hohen Temperaturbelastungen der Schneiden kommt der Beschichtung eine wichtige Rolle zu“, so Manfred Weigand. Mit optimierten Schichtwerkstoffen und daraus individuell anpassbaren Werkzeugbeschichtungen lässt sich die Zerspanbarkeit von Titan enorm verbessern (Bild 2).

Passende Materialien fürs Schruppen und Schlichten?

Um optimale Bearbeitungsergebnisse zu erreichen, sollten unterschiedliche Werkstoffe für das Schrupp- und Schlichtfräsen eingesetzt werden: Beim Schruppen geht es in erster Linie darum, aufgrund der auftretenden Momente und der Adhäsionsneigung des Titans die Schichthaftung zu gewährleisten. Dagegen ist beim Schlichten eher die scharfe Schneide gefragt, um Rattermarken zu vermeiden und gute Rz-Werte zu erzielen. Somit bieten sich für das Schruppen je nach Titansorte die Schichtwerkstoffe „CC AluSpeed“ oder HPN1 von Cemecon an, während für Schlichtvorgänge vorwiegend „CC AluSpeed“ zum Einsatz kommen sollte.

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