Herstellung von prozesssicheren CVD-diamantbeschichteten Werkzeugen

• Antragsteller: Professor Dr. Walter Reimers; Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 289861565

Ziel des Vorhabens ist es, CVD-diamantbeschichtete Werkzeuge mit hoher Prozesssicherheit herzustellen. Am Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb der TU Berlin (IWF) wurden bereits in mehreren von der DFG geförderten Projekten die Einflussmöglichkeiten auf das Standzeitverhalten von CVD-diamantbeschichteten Werkzeugen erforscht. Verschiedene Untersuchungen führten zu der Erkenntnis, dass die Prozesssicherheit der Werkzeuge unter anderem von Hartmetallsubstrat, Vorbehandlung, Werkzeugmikrogeometrie und Schichtdicke sowie insbesondere von den Schicht- und Substrateigenspannungen abhängig ist. Im Vorgängerprojekt "Steigerung der Prozesssicherheit von CVD-diamantbeschichteten Hartmetallwerkzeugen unter Berücksichtigung von Schichteigenspannungen", wurden Zusammenhänge zwischen Substrat- und Schichteigenspannungen, Schichtqualität und Einsatzverhalten sowie der Schädigungsverlauf von CVD-Diamantschichten anhand von Untersuchungen des Schicht-Substrat-Interfaces erstmals untersucht. Im dem hier beantragten Erkenntnistransfer-Projekt sollen die bereits erarbeiteten Kenntnisse in die industrielle Anwendung übertragen sowie auf weitere Anwendungsfälle erweitert werden. In Zusammenarbeit mit drei Anwendungspartnern wird die Herstellungskette von CVD-diamantbeschichteten Werkzeugen abgebildet und anhand der Erkenntnisse in Bezug auf die Eigenspannungen und den Schädigungsverlauf optimiert. Im ersten Schritt werden die Ursachen für verschiedene Schichteigenspannungszustände gezielt untersucht, indem die Beschichtungsparameter variiert und die Schichteigenspannungen bestimmt werden. Ferner werden Verschleißprototypen gefertigt, die die verschiedenen Stadien des Verschleißverlaufes von CVD-diamantbeschichteten Werkzeugen abbilden, um den Zusammenhang zwischen den Eigenspannungs- und Verschleißzuständen zu erarbeiten. Im weiteren Schritt werden die Erkenntnisse auf innovative Schicht- und Substratkonzepte übertragen, um neue Produkte der Anwendungspartner zur Marktreife zu entwickeln. Da das IWF mit den Anwendungspartnern eine langjährige Partnerschaft verbindet und die Unternehmen eine große Expertise und bedeutsame Erfahrungen auf den Gebieten der Hartmetall- und Werkzeugherstellung sowie der Diamantbeschichtung haben, sind exzellente Voraussetzungen für eine vertrauensvolle und gewinnbringende Zusammenarbeit im Erkenntnistransfer-Projekt gegeben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: Extramet AG; Klenk GmbH & Co. KG; Oerlikon Balzers Coating Luxembourg S.A.R.L.