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PLATIT KOMPENDIUM dv59

Kompendium 59. Ausgabe


Inhalt Seite Geschichte Meilensteine in PLATIT's Geschichte Beschichtungssysteme in 38 Ländern der Welt Grundlagen Schichtvorteile - Anwendungsgebiete - Flexible Beschichtung - Integrierte Beschichtung Beschichtungsanlagen MoDeC® Modular Dedicated Coating - Die p Vorteile - Virtual Shutter - Tube Shutter - LARC-GD

Dedicated Anlagen -PL70 - p 80 - p 211 - PL1001-Duo - PL2001 - p 603 Dedicated Anlagen für Räumnadeln - PL1401 - PL1901 Karusselle und Substrathalterungen Ladekapazitäten Schlüsselfertige Beschichtungssysteme Schlüsselfertige Beschichtungssysteme Entschichtung Reinigungsanlagen CleX®: Modulares Halterungssystem für Reinigung und Entschichtung Mikrostrukturierung - Schneidkantenpräparation Bürsten - Mikrostrahlen - Schleppschleifen - Streamschleifen - Magnetfinischen Schneidenform und ihre Messung Qualitätskontrolle - PQCS Equipment für Spezialbehandlung - Handhabungsgeräte Systemlayout - Anschlussdaten Kosten und Ertrag Schichten Generationen und Strukturen Schichteigenschaften - Hauptanwendungsfelder Schichtkompass - Standardschichten Schichttypen Schichteigenschaften Anwendungen der Schichten Konventionelle Schichten Nanocomposites Oxide and Oxinitride SCiL® LACS® Dedicated Schichten Diamond Like Coatings Weltweiter Service Hotline - Trainingsprogramme - Service Konzept - Wartung PLATIT Augmented Reality Support - "Erweiterte Realität"-Service Kathodenaustauschzentren PLATIT weltweit

2

4 10 12 16 18 22 26 30 32 35 36 40 42 45 48 50 52 56 61 63 66 69 70 72 74 76 78 82 85 86 90 98 100 102 103 104 108 116 120 122 124


PLATIT und unsere 10 Gebote 60 Jahre Erfahrung im Beschichtungsgeschäft gibt uns die Kompetenz schlüsselfertige Beschichtungssysteme professionell zu entwickeln, zu produzieren und zu installieren. Das PLATIT Support-Zentrum in Selzach / SO, Schweiz Operativer Hauptsitz & Projekt-Engineering & F&E & Testzentrum & Logistik & Marketing PLATIT AG Eichholzstrasse 9 CH-2545 Selzach / SO Switzerland Phone: +41 (32) 544 62 00 Fax: +41 (32) 544 62 20 E-Mail: info@platit.com Web: www.platit.com

PLATIT a.s. Gebäude in Sumperk, Tschechien PLANAR-Gebäude in Riaz / FR, Schweiz & und Dedicated Maschinen mit rotierenden Kathoden & und Dedicated Maschinen mit Planarkathoden für PL

Die 10 Gebote für PLATIT Kernkompetenz: Entwicklung und Produktion von high-tech PVDBeschichtungsausrüstung & -Schichten 1. Unabhängigkeit von Konzernen Hauptkunden: KMUs 2. Headquarters in der Schweiz Tradition, Image, Infrastruktur, Finanzen und Steuersystem 3. Weltweit verteilte Intelligenz Globale Kooperation mit Instituten, Beschichtern und Anwendern

4.

5.

6.

Ausgewogene Vermarktung 7. über Länder und Kontinente, mehr als 500 Installationen in 38 Ländern Flache, schlanke Firmenstruktur Keine Hierarchie, Schwerpunkt auf Entwicklung, nicht auf Logistik 8. Teamgeist Innovation und Leistung zählt, nicht Herkunft und Krawatte 9.

Blauer Ozean Strategie Produkte und Märkte vor und ohne Konkurrenz • min. 1 neue Schicht jedes Jahr • neue Anlage jedes 2. Jahr Win-Win mit Kunden Nicht Rabatt, sondern Preis/Leistung entscheidet über Wettbewerbsfähigkeit Keine Lohnbeschichtung Vermeidung von Konkurrenz zwischen Kunden und PLATIT 10. Schlüsselfertige Systeme zur Integration in die Fertigung 3


Meilensteine in PLATIT's Geschichte PLATIT wurde 1992 von der W. Blösch AG gegründet. Die Blösch AG ist Mitglied der BCI Blösch Gruppe, gegründet 1947 als Zulieferer für die schweizer Uhrenindustrie. Es ist jetzt ein Powerhouse für funktionelle und dekorative high-tech Beschichtungen.

Akquisition der Vilab AG. Vilab PCT (Profitcenter Technology) entwickelt spezielle Schichten für die Optik- und Uhrenindustrie.

2002

1995

BCI: Innovative Schichten für die Uhrenindustrie: Antireflektive Hartschicht auf saphirblauem Uhrenglas Farbschicht des Ziffernblattes Spezielle Effekte auf der Mondphasenscheibe

Walter Blösch Gründer der W. Blösch AG

Anti-allergische Hartschicht auf Uhrenteilen aus Edelstahl

1987

Projektstart PLATIT.

1985

2001

Vierte Bauetappe mit Produktionsräumen für die Hartstoffbeschichtung.

1957

1947 4

Gründung der Liss AG für die Produktion von Zifferblättern und Schmuck. Bau der ersten Fabrik für Edelmetallgalvanik.

Walter Blösch gründet die W. Blösch AG für die Schwervergoldung von Uhrengehäusen und Schmuck.

1992

2000


Geschichte & Grundlagen

nACo® - nACRo® Erste Nanocomposite Schichten aus industrieller Produktion.

2003

2008

2007

p 80

Forschung in nanostrukturierten Schichten führt zur Vorstellung der 80 revolutionären p ® Anlage mit LARC Technologie.

80+ p

200. PLATIT-Maschine installiert.

TripleCoatings3® 2006

nACVIc

® 1. Generation von DLC-Schichten basierend auf Nanocomposites.

PLATIT gründet PIVOT in einem Joint Venture mit SHM in der Tschechischen Republik.

2005

Die Kombination aus LARC®® und CERC -Technologie ermöglicht enorm hohe Produktivität und Flexibilität.

2004 Entwicklung schlüsselfertiger Systeme für flexible Beschichtung, basierend auf der PL50-Anlage.

100. PLATIT-Maschine installiert.

Gründung PLATIT AG. Bau der ersten PLATIT HartstoffBeschichtungsanlage.

PL1001 COMPACT Vorstellung des plug & play "Zugpferdes" für konventionelle Schichten.

5


Entwicklungen 320. PLATIT Installation.

®

GD

PL1401-HUT Dedicated für Räumnadeln OXI

Nanosphere Dedicated Schicht fürs Abwälzfräsen (LMT-PLATIT Patent)

DLC

2011

2010

DLC

OXI ®

3

DLC

2

les p i Tr er s U

AlCrN 3 ®

2009

AlTiC 3® rN 3®

Ro nAC

6

TripleCoatings3®

nACo 4 ® X

o nAC

TiXCo 3 ®


380. PLATIT Installation.

Bildung von PLATIT a.s. Sumperk, CZ durch Vollintegration

in

Dank der möglichen Upgrades für alle Standardmaschinen können alle Benutzer von den Vorteilen der neuen Technologien profitieren. 2 Z.B. LARC-GD-, OXI- und DLC -Upgrades.

®

SCiL

3

Für DLC -Schichten

2013

Sputtered Coatings induced by ®

GD

für

2012

CleX ® Modulares Halterungssystem für Reinigung und Entschichtung 7


Entwicklungen FeinAl Dedicated Coating für Feinstanzen Partner: Feintool, Lyss, CH

für

2015

CEC-System CEC-System = Lifetime Warranty für Lebenszeit-Garantie for Cathodes rotierende Kathoden

420. PLATIT Installation

ALL4®: AlCrTiN4® + CrCN optional 2014

CT-40 ultraschnelles Entschichtungssystem

TripleCoatings3® 8


500. PLATIT Installation

2018

LACS

Lateral ARC & Central Sputtering

BorAC速 BorAT速

2017

Integration von in

S.A.

PL ALL4速 2016

9


PLATIT Beschichtungssysteme

in 38 Ländern der Welt

Europa • • • • • • • • • • • • • • • • • 10

Bulgarien Dänemark Deutschland Estland Finnland Frankreich Italien Niederlande Norwegen Österreich Rumänien Russland Schweden Schweiz Slowakei Slowenien Spanien

Asien • • • •

Tschechische Republik Ungarn Vereinigtes Königreich Weissrussland

• • • • • • • • • •

China Hong Kong Indien Israel Japan Pakistan Philippinen Singapur Südkorea Taiwan

Amerika • • • •

Brasilien Kanada Mexico USA

• Thailand • Türkei • Vereinigte Arabische Emirate


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Anwendungsbereiche PLATIT entwickelt und produziert PVD-Beschichtungsanlagen (Physical Vapor Deposition). Unsere Produkte arbeiten auf der Basis: • der konventionellen kathodischen ARC-Technologie (PL70, PL1001, PL2001) und ® ® • der revolutionären LARC (LAteral Rotating Cathodes) und CERC (CEntral Rotating Cathodes) Technologien für die p Serien der Anlagen. Wir halten eine signifikante Anzahl Patente bezüglich Schichten, Schichttechnologien und Prozessen. PLATIT-Schichten bieten den höchsten Standard moderner Schichttechnologie für Werkzeugstähle (kalte / heisse Werkstähle, Hochgeschwindigkeitsstahl; HSS, HSCO, M42...) und Hartmetallen (WC). Alle Werkstücke können mit programmierbaren Schichtdicken zwischen 1-18 µm beschichtet werden. Zwischen den einzelnen Chargen ist eine absolute Gleichmässigkeit und Wiederholbarkeit der Schichtqualität gewährleistet.

Zerspanung Die PLATIT-Hartstoffbeschichtungen reduzieren den Abrasiv- und Kolkverschleiss an den Werkzeugen für konventionelle Nass- sowie für Trocken- und HSC-Bearbeitung. Die neuartige Technologie reduziert die ARC-Droplets und damit die Reibung zwischen Span und Werkzeug. Alle HM-bestückten Fertigungsmittel müssen mit Lötmitteln hergestellt werden, welche weder Kadmium noch Zink enthalten. Kadmium und Zink sind bei Hochvakuum mit Beschichtungsprozesstemperaturen instabil. Lötausgasung ruiniert die Dichtheit der Anschlüsse und kontaminiert die Werkzeugoberfläche sowie die Vakuumkammer.

Stanzen PLATIT-Technologie garantiert die Erhöhung der Standzeiten durch Verminderung des Verschleisses auf Stanzen, Stempeln und Matrizen.

Umformen Bei Umformverfahren wie Fliesspressen, Ziehen, Prägen, Biegen und Stauchen, vermindern die PLATIT-Hartstoffbeschichtungen Reibung, Verschleiss, Kaltschweissneigung und die Riefenbildung. Das Aufglänzen und Aufpolieren der Aktivelemente wird empfohlen.

Kunststoffformen Die homogenen PLATIT-Hartstoffschichten steigern die Produktivität für Kunststoffformen und Formenbauteile durch bessere Entformbarkeit und geringeren Verschleiss. Niedrige Rauheit und exzellente Oberflächenstruktur reduzieren die Entformungskräfte und erlauben kürzere Zykluszeiten, wobei für spiegelnde Oberflächen ein Nachpolieren empfehlenswert ist. Aus physikalischen Gründen sind tiefere Bohrungen und Schlitze nur bedingt beschichtbar.

Tribologie PLATIT-Hartstoffschichten lösen viele tribologische Probleme für Bauteile, welche bei Temperaturen von 200-600°C beschichtet werden können. Die Schichten mit der hohen Härte (bis zu 45 GPa) bilden eine optimale tribologische Basis und reduzieren den adhäsiven Verschleiss. Dadurch entsteht erhöhte Funktions- und Betriebssicherheit bei Trockenlauf, zudem erübrigen sich umweltbelastende Schmierstoffe. 12


Grundsätzliche Anwendungsgebiete Zerspanung

Stanzen

Kunststoffformen

Umformen

Tribologie

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Flexible Beschichtung Anwendungsorientiert Verschiedene Objekte (z.B. Werkzeuge) werden nicht zusammen mit einer Universalschicht, sondern entsprechend ihren spezifischen Anwendungen mit der jeweils optimalen Schicht in verschiedenen Chargen beschichtet.

Anwenderorientiert Kleine und grosse Gruppen von Objekten können immer zusammen in sogenannten Kundenchargen beschichtet werden. Zusätzlich ist es möglich, eigene Schichten und Schichtmarken zu entwickeln, um höchste Leistungen und neue Marketinggrundlagen zu schaffen.

Hohe Wiederholqualität Die kundenspezifischen ("dedicated") Chargen können immer mit den gleichen Parametern unter den gleichen Bedingungen ablaufen.

Beschichtung grosser Mengen Gleiche Schicht für alle Teile In der industriellen Massenbeschichtung werden verschiedenste Objekte oft gemeinsam beschichtet. Obwohl grosse Mengen die Wirtschaftlichkeit verbessern, leidet oft die Schichtleistung für die einzelnen speziellen Anwendungen. Zusätzlich sind die Prozesszeiten üblicherweise wesentlich länger als bei kleinen Mengen. Die p 1511 und PL1001 Anlagen machen die traditionelle Beschichtung hoher Volumina flexibel. Sie bieten hochqualitative Schichten und kurze Beschichtungszeiten. Verschiedene Arten von Objekten können zusammen beschichtet werden, ohne dass die Schichtqualität beeinträchtigt wird.

Anwendungsspezifische Beschichtung Die PL70, p 80, p 111, p 300, p 311, p 411 Anlagen machen speziell entwickelte Schichten möglich und ökonomisch, sogar für kleine und mittelgrosse Chargen.

Schnell Die Sammlung ähnlicher Teile ist nicht notwendig. Wartezeiten entfallen.

Wirtschaftlich Die Kapazitätsauslastung der Anlagen ist schon bei kleinen und wenigen Chargen gewährleistet.

Spezial-TiN

Spezial-TiAlN

Spezial-TiCN

für Schneidräder

für Schaftfräser

für Stanzgesenke

Wachstum Flexible Beschichtung Dieses Diagramm zeigt das Wachstum des Umsatzes in drei flexiblen Beschichtungszentren auf verschiedenen Kontinenten. Alle verwenden PLATIT-Technologie. U.S.A. Asien Europa

14

600%

400%

200%

0% Jahr 1 Jahr 2

Jahr 3

Jahr 4

Jahr 5


Integrierte Beschichtung Die PLATIT-Beschichtungsanlagen eignen sich zur Integration in die verschiedensten Herstellungsprozesse. Das ermöglicht: • Entwicklung neuer Schichten (wie Nanocomposites) • Einführung von Eigenmarken • Reduzierung der Logistik-, Transport- und Lagerkosten • Arbeit mit eigenen Vorbehandlungen, Werkzeuggeometrien unter Geheimhaltung • Qualität und Lieferzeit in eigener Hand • Gewinn durch die Beschichtung bleibt im Unternehmen

Die eigene In-House-Beschichtung benötigt nicht mehr Mitarbeiter als heute zur Abwicklung der logistischen Aufgaben mit dem Lohnbeschichter notwendig sind. Der Break-Even von PLATITBeschichtungssystemen wird üblicherweise in weniger als 2 Jahren erreicht. Mit der hohen Flexibilität der PLATIT-Anlagen können die Beschichtungen angewandt werden: • für Zerspan- und Formwerkzeuge, verwendet in Produktion und • für eigene Produkte, inkl. Maschinenteile Das untere Beispiel stammt von Madern, Vlaardingen, NL.

Endprodukt: Karton Schachteln Zylinder zum Stanzen und Falten mit beschichteten Segmenten

Beschichtetes Stanzund Faltsegment

Stanz- und Faltmaschine

Hartbohren von Segmenten mit beschichteten HM-Werkzeugen

Hartfräsen von Segmenten mit beschichteten HM-Werkzeugen

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MoDeC® Innovationen PLATIT's Beschichtungskonzept - Modular Dedicated Coating - erlaubt eine Vielzahl von Konfigurationen der Kathoden (Arten und ® Positionen), entsprechend dem Beschichtungsauftrag. MoDeC ist die treibende Kraft hinter PLATIT-Innovationen. Neue Schichten und Anlagen werden nach diesem Grundsatz entwickelt.

®

2 LARC + Kathoden ® LARC Technologie: LAteral Rotating Cathodes • Die neue Generation der ersten industriellen, kompakten Beschichtungsanlage für Nanocomposite-Schichten • Das Herz der schlüsselfertigen Beschichtungssysteme für KMUs • Ausgewählte TripleCoatings3® • Beschichtungsvolumen: ø355x460 mm • Beladung mit ø10mm Schaftfräsern: 288 Stück • bis zu 5 Chargen / Tag

PL

• Hartstoffanlage mit hoher Kapazität • Das "Arbeitspferd" für Beschichtungszentren • 4 Planar-Kathoden • Konventionelle und ausgewählte TripleCoatings3® • Nutzbares Plasmavolumen: ø700x750 mm • Beschichtungsvolumen: ø700x700 mm • Beladung mit ø10mm Schaftfräsern: 1056 Stück • 3 Chargen / Tag

16

MoD

Patentiert


Equipment

Serie PLATIT's gesamte Produktpalette besteht aus "kompakten" Beschichtungsanlagen. Diese Anlagen werden in einem Stück, mit der Beschichtungskammer im selben Gehäuse wie die Elektronik, geliefert. Dies eliminiert eine teure und zeitraubende Installation vor Ort.

Hochleistungs-Kompaktbeschichtungsanlage • ist die Basismaschine ® • 3 LARC Kathoden Modular upgradebar mit Optionen: • DLC2 Option TURBO • Option • 3 LARC® Kathoden + 1 CERC® Kathode • hohe Produktivität mit CERC® Booster

DeC

®

2003

• OXI Option • SCiL® Option: Hochleistungs-Sputtering • 3 LARC® Kathoden + 1 central SCiL® Kathode • LACS® Option: Simultan LAteral ARCing + CEntral Sputtering • Für konventionelle und Nanocomposite Coatings • Alle TripleCoatings3® und Coatings4® • Beschichtungsvolumen: ø500x460 mm • Beladung mit ø10mm Schaftfräsern: 504 Stück • 5 (bis zu 6) Chargen / Tag

®

Kombination aus LARC und Planar-ARC-Technologien • Grossvolumige Kompaktanlage ® • 3 neu entwickelte LARC -XL rotierende Kathoden in der Tür • 2 Planar-Kathoden im hinteren Bereich als Booster • Alle 5 Kathoden können gleichzeitig beschichten • Für konventionelle und Nanocomposite Schichten • Die meisten TripleCoatings3® und Coatings4® • Nutzbares Plasmavolumen: ø700 x 750 mm • Beschichtungsvolumen: ø700 x 700 mm • Beladung mit ø10mm Schaftfräsern: 1056 Stück • 3 Chargen / Tag 17


PLATIT Die Startup Maschine Allgemeine Informationen • Kompakte Hartstoff-Beschichtungsanlage ® • Basierend auf PLATIT-LARC -Technologie (LAteral Rotating Cathodes) • Schichten auf Werkzeugstählen (TS) über 230 °C, HSS bei 350 - 500 °C und auf Hartmetall (WC) zwischen 350 - 550 °C

Hartstoffschichten • Monolayers, Multilayers, Nanogradients, Nanolayers, Nanocomposites und ihre Kombinationen • Hauptstandardschichten: AlTiN2-Multilayer, nACo2®, nACRo2®, AlCrN3 • Ausgewählte TripleCoatings3® verfügbar

Hardware • Maschinenmaße: B1890 x T1500 x H2120 mm • Interne Maße der Vakuumkammer: B450 x T320(460) x H615 mm • Max. Grösse der zu beschichtenden Teile: Ø355 x H500 mm • Nutzbares Beschichtungsvolumen: Ø355 x H460 mm • Max. Substratlast: 100 kg • Turbo-Molekularpumpe • Revolutionäres rotierendes (tubulares) Kathodensystem ® mit 2 LARC -Kathoden: ® • LARC -Targetgrösse: Ø96 x 510 mm • ARC-Führung mit Magnetfeldsteuerung (MACC) • Doppelwand, rostfreier Stahl, wassergekühlte Kammer und Kathoden • Kathodenwechselzeit für geübten Bediener: ca. 15 min / Kathode ® ® • VIRTUAL SHUTTER und TUBE SHUTTER ® ® • LGD : LARC Glow Discharge • Ionen-Plasma Reinigung: • Ätzen mit Argon (Ar/H2); Glimmentladung, • Metall-Ionenbeschuss (Ti, Cr) • Gepulster BIAS-Verstärker (350 kHz) • Klimaanlage für elektronische Einheit • Bis zu 6 Gaskanäle, 5 MFC gesteuert • Spezielle Staubfilter für Heizer (10 kW) • Elektrische Anschlusswerte: 3x400V, 100A externe Sicherung 50-60 Hz, 30 kVA • Karussell Laufwerk mit hoher Beladbarkeit (>150 kg) • Kammervorheizung • Austauschbare Türblenden • Gepulste ARC Verstärker mit niedriger Frequenz • LARC+ Kathoden 18

Elektronik und Software • Menügeführtes Kontrollsystem mit Touchscreen • Keine Programmiererfahrung notwendig für Prozesskontrolle • Datenaufzeichnung und Real-Time-Anzeige der Prozessparameter • Ferndiagnose und -steuerung • Bedienungsanleitung auf Innenseite und auf CD-ROM • Optimierte Betriebssoftware kompatibel zu

Zykluszeiten* • Schaftwerkzeuge (2 µm):ø 10 x 70 mm, 288 Stück: 4 h • WSP (3 µm): ø 20 x 6 mm, 1680 Stück: 4.5 h • Walzenstirnfräser (4 µm): ø 80 x 180 mm, 20 Stück: 6 h *: Die Chargenzeiten sind unter folgenden Bedingungen erreichbar: • Vollhartmetall-Werkzeuge (keine Ausgasung notwendig) • Hochqualitative Reinigung vor dem Beschichtungsprozess (kurzes Ätzen) • kontinuierlicher Betrieb (vorgeheizte Kammer) • 2-Kathodenprozesse • Verwendung von Schnellkühlung (z.B. mit Helium, Öffnung der Kammer bei 200 °C) • 4 (bis zu 5) Chargen / Tag


Vorteile mit der LARC+ Technologie Technologie 1. LARC Niedrige Target-Kosten durch zylindrische rotierende Kathoden • • • •

LARC+ Technologie 2. Zusätzliche Kostenreduktion • Neues Magnetfeldsystem (LARC+) • Gepulstes ARC mit niedriger Frequenz • Erhöhtes Targetleben um ~30% • Niedrige Target-Kosten/Wkz: ~0.05 CHF/Wkz

Grosse effektive Target-Oberfläche: d * p *h Hoch ionisiertes Plasma Target-Leben: ~200 Chargen Niedrige Target-Kosten/Werkzeug: ~0.07 CHF/Werkzeug

Schichthaftung 6. Optimale Mit LGD , VIRTUAL SHUTTER , ®

Sehr konsistente 3. LARC+ Targeterosion

®

®

LARC+: Targets am Lebensende

und TUBE SHUTTER durch: • Brennen mit dem Magnetfeld • Abscheidung nach hinten für schnelle Targetreinigung • Abscheidung zu den Substraten • permanente Präsenz von purem Ti oder Cr Target • LARC+: Verbessertes LGD Plasma Reinigungseffizienz

sed l u P DC

Stöchiometrie 5. Programmierbare • Durch minimale Distanz zwischen 2 Targets,

Durch: • Kammervorheizung mit Wasser • Fokussiertes Magnetfeld • Erhöhung der Abscheidungsrate um ~30% Vergleich LARC vs LARC+ (einzelne Ti Kathode) Wachstumsrate µm/h

Abscheidung von: • Multi- und Nanolayers, Gradientschichten • ohne Wechsel der unlegierten Targets; Ti, Cr, Al, Al(Si), Zr • Nanocomposites: • Trennung in 2 Phasen, z.B. (nc-TiAlN)/(a-SiN)

Abscheidungsrate weiter erhöht 4. Hohe mit LARC+

3.0 2.5

LARC+: IARC: Max. & min. Strom gepulst mit Niederfrequenz

+30%

2.0

}

*

1.5 1.0 0.5 Arbeitszyklus [%] 0 des IARC für LARC+ IMAC [A] für LARC -5

10 -4

20

30 -3

40 -2

50 -1

60

70 0

80 1

90 2

100 3

*: Verschiedene ARC Ströme für die LARC Kathode

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LGD® und Doppel-Shuttering ®

®

GD LARC Glow Discharge ®

ist eine neue patentierte Methode, die nur mit LARC Kathoden funktioniert, in Kombination mit ® ® und

generiert ein höchst effizientes Argonätzen für spezielle Substrate mit schwierigen Oberflächen (z.B. Walzenstirnfräser, Stempel und Matrizen)

GD

®

GD

• Der Elektronenfluss zwischen Kathoden 1 und 2 erzeugt ein Plasma mit hoher Ionendichte, welche sogar Oberflächen von komplizierten Substraten "reinigt"

• Die gepulste LGD-Quelle sichert hohe LGD-Prozessstabilität und verhindert Mikroarcs-Generierung (keine Hartarcs) 1

2

Double Shuttering ®

Target Reinigung vor der Beschichtung ®

• TUBE SHUTTER ist geschlossen • zum Schutz der Substrate vor Staub des vorherigen Prozesses • ARC brennt nach hinten ® • VIRTUAL SHUTTER ist an

®

Abscheidung (Beschichtung) ®

• TUBE SHUTTER ist offen • ARC brennt zu den Substraten ® • VIRTUAL SHUTTER ist aus • Glatte Abscheidung mit sauberem Target

• ARC wirkt als Ionengetterpumpe und verbessert das Vakuum wesentlich • Target ist gereinigt vor der Abscheidung • ohne Kontamination der Substrate Vorteile der Doppel-Shutter • Haftlayer wird immer mit sauberen Targets abgeschieden • Shuttering aller Kathodentypen möglich • Einfache Handhabung, Einstellung und Pflege der Schilder und keramischen Isolatoren • Höherer ARC Strom -> höhere Abscheidungsrate möglich (~+20-30%) 20


® 3 TripleCoatings für Abscheidung von Triple-Strukturen in der

1 2

TripleCoatings3® Ziel der TripleCoatings3® ist die Kombination von 3 Merkmalen: • optimale Haftschicht (z.B. TiN, CrN) • zähe Kernschicht (z.B. Multi- oder Nanolayerschicht) • harte verschleissfeste Topschicht (z.B. Nanocomposites)

AlCrN3®: Für abrasive Materialien, Sägen, Feinstanzen CrN - AlCrN-NL - AlCrN Kathoden: 1: Al – 2: Cr

TripleCoatings3®

AlTiCrN3®: Für universellen Einsatz, Umformen, Gewinden TiN - TiAlCrN-NL - AlCrN Kathoden: 1:AlCr30 – 2: Ti

TripleCoatings3®

TiXCo3®: Für Hartzerspanung TiSiN - AlTiSiN - TiSiN Kathoden: 1: Al – 2: TiSi20

TripleCoatings3®

21


PLATIT Die Hochleistungsmaschine Allgemeine Informationen • Kompakte Hartstoff-Beschichtungsanlage ® ® ® • Basierend auf PLATIT-LARC -, CERC - und SCiL -Technologien LAteral Rotating Cathodes, CEntral Rotating Cathodes und Sputtered Coatings induced by LARC-GD® • Schichten auf Werkzeugstählen (TS) über 230 °C, HSS bei 350 - 500 °C und auf Hartmetall (WC) zwischen 350 - 550 °C • Rekonfigurierbar durch den Anwender in verschiedene Kathoden Setups: ® ® A: 3 LARC Kathoden und 1 CERC Kathode ® B: 3 LARC Kathoden ( ) ® C: 3 LARC Kathoden und 1 SCiL® Kathode

Schichten • Monolayers, Multilayers, Nanogradients, Nanolayers, Nanocomposites, TripleCoatings3®, QuadCoatings4®, ® SCiL -Coatings und ihre Kombinationen • Hauptstandardschichten: AlCrN3®, nACRo4®, ALL4® Coatings4® • Alle TripleCoatings3® und • Alle SCiL® und LACS®-Schichten verfügbar

Hardware

22

• Maschinenmaße: B2720 x T1721 x H2149 mm • Interne Maße der Vakuumkammer: B650 x T670 x H675 mm • Nutzbares Beschichtungsvolumen: Ø500 x H460 mm • Max. Substratlast: 200 kg • System mit Turbo-Molekularpumpe • Revolutionäres rotierendes (tubulares) Kathodensystem mit 3 LARC® / 1 CERC® Kathoden: • ARC-Führung mit Magnetfeldsteuerung (MACC) • LARC®: Bis zu 200A ARC-Strom • Kathodenwechselzeit für geübten Bediener: ca. 15-30 min/Kathode ® • CERC : Bis zu 300A ARC-Strom ® • SCiL : Bis zu 30 kW Sputtering Power • VIRTUAL SHUTTER® and TUBE SHUTTER® mit dedicated Türabschirmung • Ionen-Plasma Reinigung: • Ätzen mit Argon (Ar/H2); Glimmentladung • Metall-Ionenbeschuss (Ti, Cr) • LGD®: LARC® Glow Discharge • Gepulste BIAS-Steuerung (350 kHz) • 6 (+1) Gaskanäle, 6 MFC gesteuert • Spezielle Staubfilter für Heizer (24 kW) • Vorheizer • Elektrische Anschlusswerte: 3x400 V, 160 A, 50-60 Hz, 76 kVA 2 • Aufrüstbar zu +OXI, +DLC , +SCiL, • Alle Optionen aufrüstbar vor Ort

Elektronik und Software • Neues HMI (Human Machine Interface) • Menügeführtes Kontrollsystem mit Touchscreen • Keine Programmiererfahrung notwendig für Prozesskontrolle • Datenaufzeichnung und Real-Time-Anzeige der Prozessparameter • Ferndiagnose und -steuerung • Bedienungsanleitung gedruckt und auf CD-ROM • Optimierte Betriebssoftware kompatibel zu und

Zykluszeiten* • Schaftwerkzeuge (2 µm): ø 10 x 70 mm, 504 Stück: 4 h • WSP (3 µm): ø 20 x 6 mm, 2940 Stück: 4.5 h • Walzenstirnfräser (4 µm): ø 80 x 180 mm, 28 Stück: 6 h *: Die Chargenzeiten sind unter folgenden Bedingungen erreichbar: • Vollhartmetall-Werkzeuge (keine Ausgasung notwendig) • Hochqualitative Reinigung vor dem Beschichtungsprozess (kurzes Ätzen) • Kontinuierlicher Betrieb (vorgeheizte Kammer) • 4-Kathodenprozesse • Verwendung von Schnellkühlung (z.B. mit Helium, Öffnung der Kammer bei 200 °C) • 5 (bis zu 6) Chargen / Tag


Beschichtungstechnologien der SCiL® HYBRID® LACS

®

by

GD

TURBO LARC®+CERC®

LARC®

TripleCoatings3®

TripleCoatings3®

Coatings4®

ARC Technologie mit rotierenden Kathoden

LARC

®

• LARC : LAteral Rotating Cathodes Seitliche, rotierende Kathoden

®

DLC2® Option • PVD/PECVD Prozess für Abscheidung von a-C:H:X Beschichtungen

CERC® Option +

• CERC®: CEntral Rotating Cathode Zentrale, rotierende Kathode als Booster

TURBO

CERC®

OXI Option • Für Abscheidung von Oxid- and Oxinitrid-Schichten

SCiL® Option ®

• SCiL : Sputtered Coatings induced by Sputtern basierend auf

®

GD

LACS® Option ®

• LACS : Lateral ARC & Central Sputtering Simultanes seitliches ARCen & zentrales Sputtern

SCiL® LACS® 23


Kathodenkonfigurationen für Typische Kathodenkonfigurationen für

, DLC, andTURBO Optionen

Al

Al

Cr

Ti

Cr

AlSi18 Ti

2

Ti

Cr 2

2

3

3

1

3

1

1

Default

Universal

4

4

AlTi33

AlTi33

ECO

Hauptsächlich eingesetzt für Schichten • von Stempeln und Matrizen • zum Oxidationsschutz • zur Zerspanung von Aluminiumlegierungen mit TiN, TiCN, CrN und CrTiN

Verwendet für effektivste und flexibelste Abscheidung von Ti-Al basierten Schichten wie TiN, TiCN, TiAlCN, TiAlN, AlTiN, AlCrN, AlTiCrN

Die “universelle” Konfiguration bietet die höchste Flexibilität. Mehr als 30 verschiedene Schichten können ohne Kathodenwechsel abgeschieden werden. Dies sind praktisch alle, heutzutage in der Industrie verwendeten, PVD-Schichtkompositionen.

Al Ti

Cr 2 3

1

Al TiSi20

Cr 2 3

1

ALL4

TiXCo

4

4

AlCr30

AlTi33 / AlCr30

Ringkathoden* für SCiL mit Ti, Al, Cr, AlCr, AlTi, Bx, Six, TiB2, ...W

1. Kathodenkörper, inkl. magnetischen & elektronischen Systemen 2. Gelochter Zylinder für Kühlmitteleinlass 3. Membranzylinder, vorgespannt durch internes Kühlwasser für gute Leitfähigkeit zu den Target-Ringen 4. Target-Ringe Die nicht-legierten Kathoden bieten flexible Programmierung und Abscheidung der Schichtstöchiometrie. *Patent angemeldet 24


Beschichtungstechnologien der ARC-Verdampfung • Hoher Grad an Ionisierung • Hohe Schichtdichte, hohe Schichthärte • Exzellente Haftung LARC®+CERC® • Hohe Produktivität • Droplets erzeugen grobe Oberfläche

®

SCiL Hochleistungs-Sputtern • Niedrigerer Ionisationsgrad • Niedrigere Schichtdichte und -härte • Mittlere Haftung • Niedrigere Abscheidungsrate • Wenige Droplets, glatte Oberfläche

ARC-Technologie: LARC®: LAteral Rotating Cathodes

®

Sputter-Technologie: SCiL : Sputter-Schichten ® Basierend auf LGD ® LGD : Lateral Glow Discharge

CERC®: CEntral Rotating Cathodes

Optionen der flexiblen Beschichtungsanlagen für Zerspanwerkzeuge: • ARC-Technologie für ~85% der Schichten für Zerspanwerkzeuge • 4 Schicht-Generationen • Fräsen, Abwälzfräsen, Bohren, Sägen, Feinstanzen, etc. • PECVD-Technologie für DLC2 Beschichtung 2 • Titan-Zerspanung mit DLC Topschicht • SCiL: Hochleistungs-Sputtern für glatte Schichten • Gewinden - Aluminiumzerspanung mit TiB2 • LACS® Hybrid-Technologie: Simultanes LAteral ARC und Central Sputtering

HYBRID® LACS

Freie Schichtprogrammierbarkeit: Die Schichtzusammensetzung und Stöchiometrie wird durch die Software der nicht-legierten Kathoden bestimmt

AlCrN/BN Schicht mit Triple-Struktur gemessen durch Disperse-Röntgen Spektroskopie Quelle: Universität Freiberg, Deutschland

Durchschnittlicher Verschleiss [µm]

Substrat

Haftlayer

Gradientlayer

Bor als Materialkomponente zur Optimierung des internen Schichtspannung AlCrN basierte Marktschicht

140

AlCrN/BN Bor: X%

AlCrN/BN Bor: Y%

120 100 80 60 40 20 0

0

20

40

60

80

100 120 tc: Fräszeit [min]

140

160

180

200

Mat.: Werkzeugstahl - 1.2085 – X33CrS16 – HRC 29.2 – ap=5 mm – ae=02.5 mm – vc=120 m/min Werkzeuge: d=8mm - Fraisa NX-V Torus – d=2.2 mm – z=4 – fz=0.06 mm/Zahn – MMS Durchschnittsverschleiss = (Max. Rundphasenverschleiss + VBmax (Freiflächenverschleiss) + Stirnschneidenverschleiss + Eckenverschleiss) / 4

25


PLATIT Allgemeine Informationen

Elektronik und Software

• Hartstoff-Beschichtungsanlage mit hoher Kapazität • Basierend auf PLATIT's Technologien mit rotierenden ® (LARC ) und Planar-ARC-Kathoden • Schichten auf HSS und Hartmetall (T £ 500°C)

• Industrielles PLC (programmable logic) System • Industrielles PC System • Bedienung per Touch-Screen • Vollständig menügeführter Prozess • Einfache Ferndiagnose und Hilfsfunktionen • Ferndiagnose • Keine Programmiererfahrung notwendig für Prozesssteuerung • Bedienungsanleitung auf interaktiver CD

Hartstoffschichten • Monolayers, Multilayers und Nanolayers • Nanocomposites, TripleCoatings3® und Coatings4® • Hauptstandardschichten: AlCrN3, AlCrTiN4, TiXCo4

26

Hardware

Zykluszeiten*

• Maschinenmaße: B4882 x T2181 x H3354 mm • Interne Maße der Vakuumkammer: B1000 x T1000 x H1100 mm • Nutzbares Plasmavolumen: ø700 x H750 mm • Beschichtungsvolumen: ø700 x H700 mm • Max. Substratlast: 400 kg • BIAS: 20 kW, 350 kHz, 750 V • Doppelwand, Edelstahl, wassergekühlte Kammer • Frontladung, exzellenter Zugang • 3 LARC®-XL rotierende Kathoden • 2 PLATIT Kathoden mit Schnellladesystem • Alle 5 Kathoden gesteuert durch gepulste ARC Verstärker • Elektrische Anschlusswerte: 3x400 V, 50-60 Hz, 100 kVA • Modulare Karusselle mit 2, 4, 8, 12 Satelliten

• Schaftwerkzeuge (2 µm): ø10 x 70 mm, 1056 Stück: 7.0 h • WSP (3 µm): ø20 x 6 mm, 6720 Stück: 7.5 h • Walzenstirnfräser (4 µm): ø80 x 180 mm, 48 Stück: 8.0 h *: Die Chargenzeiten sind unter folgenden Bedingungen erreichbar: • Vollhartmetall-Werkzeuge (keine Ausgasung notwendig) • Hochqualitative Reinigung vor dem Beschichtungsprozess (kurzes Ätzen) • Kontinuierlicher Betrieb (vorgeheizte Kammer) • 5-Kathodenprozesse • Verwendung von Schnellkühlung (z.B. mit Helium, Öffnung der Kammer bei 200 °C) • 3 Chargen / Tag


Wichtigste Merkmale Anlage mit hoher Kapazität • 5 Kathoden können gleichzeitig laufen ® 3x LARC -XL LAteral Rotating Cathodes • Hauptkathoden: Ti, Al, AlSi+, Cr, TiSi 2x Planar-ARC-Kathoden • Hauptkathoden: AlCr, AlTi, Ti • TripleCoatings3® und Coatings4® • Bis zu 3 Chargen / Tag, sogar mit 3 verschiedenen Schichten

Hohe Beladbarkeit • Robuste und einfache Chargenbeladung

Optimale Haftung durch ®

• und • GD • • Planar Shutter für die Planarkathoden

Hauptanwendungsfelder

®

®

• Stempel und Matrizen mit kleinen und grossen Dimensionen (fürs Prägen, Feinstanzen, Stempeln, Biegen, etc.) • Zerspanungswerkzeuge besonders mit grösseren Dimensionen (Sägeblätter, Abwälzfräser, Räumnadeln) • Lohnbeschichtung

Kombination aus 2 PLATIT Technologien Heizer 5: Planarkathode 2 Standard AlCr

4: Planarkathode 1 Standard AlCr

Planar Shutter 2

Planar Shutter 1

Heizer

Heizer

Satelliten Standard 8 Substratkarussell

®

®

®

1: LARC®-XL Kathode 1 Standard Ti

2: LARC®-XL Kathode 2 Standard Al

®

3: LARC -XL Kathode 3 Standard Cr

27


Anwendungsfelder der Werkzeuge zum Umformen, Schneiden, Stempeln

28

Zerspanungswerkzeuge mit grösseren Dimensionen und Mengen (Sägeblätter, Abwälzfräser, Räumnadeln)


Prägen, Tiefziehen, Spritzgiessen, Biegen, Feinstanzen

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PLATIT PL Allgemeine Information

Elektronik und Software

• Hartstoffanlage mit hoher Kapazität • Basierend auf PLATIT-Planar-Cathodic-ARC-Technologie • Beschichtung auf HSS und WC (T £ 500°C)

• Industrielles Touch-Screen PC-System • Ferndiagnostik • Keine Programmierkenntnisse notwendig für Prozesskontrolle

Hartstoffschichten • Monolayers, Multilayers und Nanolayers • Hauptstandardschichten: TiN, TiCN-grey, AlTiN-G • Verfügbare TripleCoatings3®: • AlTiCrN3®: Für Gewinden und Umformen – CrN - AlTiN - AlTiCrN – Kathoden: 1: Cr – 2: AlTi – 3: Cr – 4: AlTi • AlCrTiN3®: Für universellen Einsatz, Umformen, Abwälzfräsen, Fräsen – TiN - AlCrN - AlCrTiN – Kathoden: 1: Ti – 2: AlCr – 3: Ti – 4: AlCr

Hardware

Zykluszeiten*

• Maschinenmaße: B3880 x T1950 x H2220 mm • Interne Maße der Vakuumkammer: B1000 x T1000 x H1100 mm • Nutzbares Beschichtungsvolumen: Ø700-H700 mm • Max. Substratlast: 400 kg • Standard BIAS: 15kW DC, 1000V Optional: 20 kW, 250 kHz, 700V • Doppelwand, rostfreier Stahl, wassergekühlte Kammer • Frontladetür für optimalen Zugang • 4 PLATIT-Kathoden mit Schnellwechselsystem • Ablage für 4 Reservekathoden im Kabinett • Elektrische Anschlusswerte: 3x400 V, 50-60 Hz, 95 kVA • Modulares Karussellsystem mit 2, 4, 8 und 12 sowie 3, 6 und 9 Satelliten

• Schaftwerkzeuge (2 µm): ø10 x 70 mm, 1056 Stück: 6.25 h • WSP (3 µm): ø20 x 6 mm, 6720 Stück: 6.5 h • Walzenstirnfräser (4 µm): ø80 x 180 mm, 48 Stück: 7.0 h

Bei einfacher Beladung, können verschiedene Werkzeugtypen und -grössen zusammen beschichtet werden. 30

*: Die Chargenzeiten sind unter folgenden Bedingungen erreichbar: • Vollhartmetall-Werkzeuge (keine Ausgasung notwendig) • Hochqualitative Reinigung vor dem Beschichtungsprozess (kurzes Ätzen) • Kontinuierlicher Betrieb (vorgeheizte Kammer) • 4-Kathodenprozesse • Verwendung von Schnellkühlung (z.B. mit Helium, Öffnung der Kammer bei 200 °C) • 3 Chargen / Tag


Typische Substrate beschichtet mit PL Teile für Zerspanwerkzeuge, Kunststoffformen und Druckgießen

31


Dedicated Anlagen PL70 • Hartstoffbeschichtungsanlage mit Planarkathoden • Monoblock- und Gradientschichten • Hauptstandardschichten: TiN, TiCN-grey

Hardware • Nutzbares Beschichtungsvolumen: Ø300 x H400 mm

p 80 - p 80+ • Hartstoffbeschichtungsanlage mit 2 rotierenden Kathoden • Basierend auf PLATIT-LARC®-Technologie • Monolayers, Multilayers, Nanogradients, Nanolayers, Nanocomposites • Hauptstandardschichten: TiN, AlTiN, nACo®, nACRo®, AlCrN3

Hardware • Nutzbares Beschichtungsvolumen: Ø300 x H400 mm • p 80+: mit TUBE SHUTTERS®

p 300 - p 311 • Hartstoffbeschichtungsanlagen mit 4 rotierenden Kathoden (3 scheiden gleichzeitig ab) • Basierend auf PLATIT-LARC®-Technologie • Monolayers, Multilayers, Nanogradients, Nanolayers, Nanocomposites • Hauptstandardschichten: AlTiN, nACo3®, nACRo3, AlCrN3 Coatings4® • Alle TripleCoatings3® und ausgewählte • Nutzbares Beschichtungsvolumen: Ø485 x H440 mm ® GD : mit •

32


Allgemeine Informationen • Dedicated Anlage für DLC3 (ta-C) Schichten ® • Basierend auf PLATIT-LARC -Technologie (LAteral Rotating Cathodes) • Beschichtungstemperatur 50°C bis 500°C

p sCOAT ®

p smooth COATING: "Geradeaus" ARC-Filter

DLC3® Schichten • Standardschichten: VIc3 , cVIc3 , CROMVIc3 • Härte bis zu 70 GPa • Typische Schichtdicke ~ 1 µm 2 • Konfigurationen für Hartnitridschichten und DLC in Entwicklung ®

®

®

Zykluszeiten Abhängig von der Schichttemperatur 3 - 8 Stunden

Hardware siehe

p sCOAT Straight Forward ARC Filter für DLC3 Schichten ®

p sCOAT-1 ®

LARC Kathode 1: Ti oder Cr Kammer

1

2 Karussell mit Gearboxen und Substraten ®

LARC Kathode 2: Graphit

p sCOAT-2 Haftschicht kann mit Hilfe der metallischen Kathode Ti oder Cr abgeschieden werden. ® Die Filter sCOAT werden von gepulsten Verstärkern gesteuert. Diese vermindern die Anzahl Droplets signifikant. CrN Schichtdicke = 0.9 µm Oberflächenrauheit (AFM): • ohne Filter: Sa = 0.025 µm - Sz = 0.92 µm • mit Filter: Sa = 0.019 µm - Sz = 0.61 µm

p

33


Dedicated Beschichtungsanlagen PL1001-DUO Compact • Hergestellt auf Anfrage • Basierend auf PLATIT-Planar-Cathodic-ARC-Technologie • Beschichtung auf HSS und WC (T £ 500°C)

Hardware • Nutzbares Beschichtungsvolumen: Ø575 x H700 mm • 2 PLATIT-Kathoden mit Schnellwechselsystem voll kompatibel mit PL1001 COMPACT Kathoden • Kostengünstige Version der PL1001 COMPACT

PL2001 für Sägebänder • Hergestellt auf Anfrage • Beschichtungsanlage mit extrem hoher Kapazität für grosse Werkzeuge und Substrate • Basiert auf PLATIT-Planar-Cathodic-ARC-Technologie • Beschichtung auf HSS und WC (T £ 500°C)

Hardware • Maschinenmaße: B3880 x T2350 x H2220 mm • Interne Maße der Vakuumkammer: B1700 x T1700 x H1100 mm • Nutzbares Beschichtungsvolumen: Ø1200 x H700 mm • Max. Substratlast: 800 kg • 4 PLATIT Kathoden mit Schnellwechselsystem voll kompatibel mit PL1001 COMPACT Kathoden • Elektronische Anschlusswerte: 3x400 V, 50-60 Hz, 110 kVA • Modulares Karussellsystem mit 1, 2, 3, 4, 6, 8 Satelliten

p 603 • Dedicated Beschichtungsanlage mit 3 LARC und 1 Planar-Kathode für die Beschichtung von Sägebändern • Nutzbares Beschichtungsvolumen: ø1400x200 mm

34


Dedicated Anlagen für Räumnadeln PL1401-HUT für Räumnadeln • Hergestellt auf Anfrage • Basierend auf PLATIT-Planar-Cathodic-ARC-Technologie • Räumwerkzeuge müssen nach Beschichten der ersten Hälfte gedreht werden, um die andere Hälfte in einer 2. Charge zu beschichten

Hardware • Nutzbares Beschichtungsvolumen: Ø700 x H700 mm + Ø150 x H700 mm • Max. Länge des Räumwerkzeuges: 2000 mm • Max. beschichtbare Länge des Räumwerkzeuges: 2 x 700 mm • Max. Substratlast: 400 kg • 4 PLATIT-Kathoden mit Schnellwechselsystem voll kompatibel mit PL1001 COMPACT Kathoden • Modulares Karussellsystem mit 1, 2, 3, 4, 6, 8 Satelliten

PL1901 für extra lange Räumnadeln • Hergestellt auf Anfrage • Basierend auf PLATIT-Planar-Cathodic-ARC-Technologie • Die extra langen Räumnadeln werden in einer Charge beschichtet

Hardware • Nutzbares Beschichtungsvolumen: Ø700x700 - 1'900 mm • Max. Länge des Räumwerkzeuges: 2'300 mm • Max. Substratlast: 600 kg • 6 PLATIT-Kathoden mit Schnellwechselsystem komplett kompatibel mit PL1001 COMPACT Kathoden • Modulares Karussellsystem mit 1, 2, 4, 6, 8 Satelliten • Die Beschichtungsanlage und das Ladesystem werden in ein spezielles Fundament der Produktionshalle eingebettet

Dedicated 1-Kammer Reinigungssystem für Räumnadeln • Max. Länge des Räumwerkzeuges: 2'500 mm • Max. Räumwerkzeuglast: 600 kg • Zykluszeit < 1h

35


Karusselle für

36

und

Karussell für Einfachrotation Dmax=355mm

Karussell mit 4 Achsen für kontinuierliche Dreifachrotation mit Gearboxen Dmax=143mm

Karussell mit 10 Achsen für kontinuierliche Doppelrotation Dmax=82 mm

Karussell für Einfachrotation mit Stempel und Matrizen

Karussell für Einfachrotation mit Sägeblättern Dmax=700mm

Karussell mit 2 Achsen für Sägeblätter mit Überlappung Dmax=450 mm

Karussell mit 4 Achsen mit Stempel und Matrizen Dmax=270 mm

Karussell mit 8 Achsen mit Schaftwerkzeugen D-gearbox=170 mm

Karussell mit 12 Achsen mit Abwälzfräsern Dmax=120 mm


Max. nutzbare Durchmesser Dx / Dy mm

Halterungen

Leichtgewichtkarusselle für

Karussell für Einfachrotation D1=550 mm für Sägeblätter D1=460 mm für Stempel und Matrizen

Karussell mit 3 (6) Achsen D3=220 mm / D6=150 mm

Karussell mit 3 Achsen für Sägeblätter mit Überlappung Max. Sägeblatt D=285 mm

max Ø215

Ø115 max

Karussell mit 7 Achsen D7=143 mm

Karussell mit 4 (8) Achsen D4=215 mm / D8=115 mm

Karussell mit 5 (10) Achsen D5=175 mm / D10= 94 mm

Karussell mit 12 (6) Achsen D12=100 / D6=145

Karussell mit 14 Achsen D14= 85

max Ø250

Ø183 max

Karussell mit 4 Achsen dedicated asymmetrisch D3=183 / D1=250

37


Halterungen für Zerspanungswerkzeuge Anwendungen

Halterungen Teller mit Zahnrädern, als Halterungen für Hülsen

Die Zahnräder rotieren schrittweise, seitlich angetrieben von Kickern. Teller und Zahnräder sind verfügbar für Standarddurchmesser von Schaftwerkzeugen im Bereich von d = 2.2 - 52 mm

Gearboxen für Dreifach-Rotation für Schaftwerkzeuge mit Schaftdurchmesser D und mit Getriebepositionen #N

Für besonders grosse Schaftwerkzeuge.

Gearboxen für Dreifach-Rotation für Schaftwerkzeuge mit Schaftdurchmesser D und mit Getriebepositionen #N

Für rotierende Hülsen Aussen D=143 mm - Aussen D=173 mm D<=40mm - N=6 D<=25mm - N=8 - N=10 D<=20mm - N=12 D<=14mm - N=18 - N=22 Die Werkzeuge drehen sich kontinuierlich um die eigene Achse. Dies erlaubt eine sehr homogene Beschichtung der Werkzeuge. Gearboxen vereinfachen die Beladung der Chargen wesentlich, da keine empfindliche Einstellung der Kicker erforderlich ist. Als Halterung für grosse Mengen von Schaftwerkzeugen D=1 mm - 3/8": 5 x 14 Positionen= 70 Werkzeuge D=4 - 8 mm: 5 x 9 Positionen= 45 Werkzeuge

Quad-Gearboxen (4-fach Rotation)

D<=52 mm (2") - N=4 Spezielle Hülsen notwendig.

Die gesamte Charge sollte gleiche Werkzeuge enthalten. Die Werkzeuge drehen sich um die eigene Achse.

Hülsen

Für Standard-Schaftwerkzeuge. Durchmesser: [mm] 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 32 und 1/8", 3/16", 1/4", 3/8", 1/2",4/7", 5/8", 3/4", 7/8", 1" Spezielle Durchmesser auf Anfrage.

Revolver für Schaftwerkzeuge mit Schaftdurchmesser D und mit Positionen #N

D=2.2 mm D=1/8" (3.4mm) D=4.1 mm D=5 mm D=6 mm -

N=12 N= 9 N= 6 N= 6 N= 4

Die Werkzeuge drehen sich nicht um die eigene Achse. 38


Halterungen Wendeschneidplattenhalterungen mit Satelliten und Stäben

Anwendungen Satelliten für WSP mit Durchmesser / Schneidenlänge [mm] d / ☐ : 8.5, 12, 14, 19, 20, 27, 29.5, 42 Satellitenpositionen: 6, 9, 15, 18 Stützring für Stäbe kleiner Wendeschneidplatten. Stäbe entsprechend Lochdurchmesser der Wendeschneidplatten: d > 2.4, 3.7, 4.2, 5.2, 6.2 mm

Abwälzfräserhalterungen für Schaftabwälzfräser und Abwälzfräser mit Bohrung

TongS spannen WSPs ohne Bohrung, gespindelt auf speziellen Stäben. TongS sind Produkte von 4pvd, Aachen, Deutschland. Die Teile des Abwälzfräsersatelliten setzen sich zusammen entsprechend Grösse und Dimensionen der verschiedenen Abwälzfräser.

Parkstation Ladebasis

Hilfszubehör zum Beladen und Parken von Satelliten ausserhalb des Karussells.

Käfig für Doppelrotation

Käfig für legbare, einfache, flache Teile, wie bestimmte Stempel, Matrizen und Wendeschneidplatten.

Dummykäfig

Dummykäfig muss leere Satellitenplätze in Karussellen füllen.

Vertikale Halterungen für Feinstanzwerkzeuge, Stempel und Komponenten

Flache Teile, Stempel und Feinstanzwerkzeuge sollten nur einseitig beschichtet werden. Dadurch ist nur Doppelrotation notwendig. Die vertikalen Halterungen mit Nuten ermöglichen flexible Befestigung der Werkzeuge mit Schrauben oder Magneten.

39


Ladekapazitäten /

Fräser

Bohrer

WSP Abwälzfräser

Fräser

Bohrer

WSP Abwälzfräser

40

Wkz.-Ø 2 mm 6 mm 6 mm 6 mm 8 mm 10 mm 16 mm 20 mm 32 mm 3 mm 4.2 mm 6.8 mm 8.5 mm 10.2 mm 16 mm 20 mm 25 mm 20 mm 120 mm 80 mm

Wkz.-Länge 50 mm 50 mm 50 mm 50 mm 60 mm 70 mm 75 mm 100 mm 133 mm 46 mm 55 mm 74 mm 79 mm 102 mm 115 mm 131 mm 170 mm 6 mm 200 mm 180 mm

Satelliten 4 1 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 10

2 mm 6 mm 6 mm 8 mm 10 mm 16 mm 20 mm 32 mm 3 mm 4.2 mm 6.8 mm 8.5 mm 10.2 mm 16 mm 20 mm 25 mm 20 mm 120 mm 80 mm

50 mm 50 mm 60 mm 60 mm 70 mm 75 mm 100 mm 133 mm 46 mm 55 mm 74 mm 79 mm 102 mm 115 mm 131 mm 170 mm 6 mm 200 mm 180 mm

7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 14

Für die Berechnungen wurden nur Standard-Halterungen verwendet. Die Kapazität kann mit optimierten Halterungen erhöht werden. Werkzeuge in Einzelhülsen, Antrieb durch Kicker

Teller / Satellit Hülsen / Teller Wkz. / Hülse Wkz. / Teller 5 8 12 96 5 52 1 52 4 5 9 45 5 18 1 18 4 18 1 18 4 18 1 18 3 12 1 12 3 8 1 8 2 6 1 6 5 5 14 70 5 5 9 45 4 8 4 32 4 18 1 18 3 18 1 18 3 12 1 12 2 12 1 12 2 8 1 8 1 15 28 420 2 1 1 1 2 1 1 1 Durchschnittliche Anzahl Werkzeuge / Charge 5 4 4 4 4 3 3 2 5 5 4 4 3 3 2 2 1 2 2

8 12 96 5 9 45 18 1 18 18 1 18 18 1 18 12 1 12 8 1 8 6 1 6 5 14 70 5 9 45 8 4 32 18 1 18 18 1 18 12 1 12 12 1 12 8 1 8 15 28 420 1 1 1 1 1 1 Durchschnittliche Anzahl Werkzeuge / Charge

Werkzeuge in Einzelhülsen, Antrieb durch Gearboxen Werkzeuge im Revolver, Antrieb durch Kicker Werkzeuge im Revolver, Antrieb durch Getriebe

Wkz. / Charge 1920 260 720 360 288 288 144 96 48 1400 900 512 288 216 144 96 64 1680 8 20 473 3360 1260 504 504 504 252 168 84 2450 1575 896 504 378 252 168 112 2940 14 28 840

Werkzeuge in Sphere-Halterungen WSP mit Bohrung auf Stäben Abwälzfräser auf Satelliten


PL

Fräser

Bohrer

WSP Abwälzfräser

Fräser

Bohrer

WSP Abwälzfräser

/ Wkz.-Ø 2 mm 6 mm 6 mm 8 mm 10 mm 16 mm 20 mm 32 mm 3 mm 4.2 mm 6.8 mm 8.5 mm 10.2 mm 16 mm 20 mm 25 mm 20 mm 120 mm 80 mm

Wkz.-Länge 50 mm 50 mm 60 mm 60 mm 70 mm 75 mm 100 mm 133 mm 46 mm 55 mm 74 mm 79 mm 102 mm 115 mm 131 mm 170 mm 6 mm 200 mm 180 mm

Satelliten 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 8 8 12

2 mm 6 mm 6 mm 8 mm 10 mm 16 mm 20 mm 32 mm 3 mm 4.2 mm 6.8 mm 8.5 mm 10.2 mm 16 mm 20 mm 25 mm 20 mm 120 mm 80 mm

50 mm 50 mm 60 mm 60 mm 70 mm 75 mm 100 mm 133 mm 46 mm 55 mm 74 mm 79 mm 102 mm 115 mm 131 mm 170 mm 6 mm 200 mm 180 mm

8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 12

Für die Berechnungen wurden nur Standard-Halterungen verwendet. Die Kapazität kann mit optimierten Halterungen erhöht werden. Werkzeuge in Einzelhülsen, Antrieb durch Kicker

Teller / Satellit Hülsen / Teller Wkz. / Hülse Wkz. / Teller 8 15 12 180 8 15 4 60 7 42 1 42 7 42 1 42 6 42 1 42 5 42 1 42 4 30 1 30 3 15 1 15 8 15 6 90 7 15 6 90 6 42 1 42 6 42 1 42 5 42 1 42 4 42 1 42 3 30 1 30 3 23 1 23 1 15 55 825 3 1 1 1 4 1 1 1 Durchschnittliche Anzahl Werkzeuge / Charge

8 8 7 7 6 6 4 3 8 8 6 6 5 4 4 3 1 3 4

10 12 120 5 9 45 22 1 22 22 1 22 22 1 22 10 1 10 10 1 10 6 1 6 5 14 70 5 9 45 10 4 40 22 1 22 22 1 22 10 1 10 10 1 10 10 1 10 15 55 825 1 1 1 1 1 1 Durchschnittliche Anzahl Werkzeuge / Charge

Werkzeuge in Einzelhülsen, Antrieb durch Gearboxen Werkzeuge im Revolver, Antrieb durch Kicker Werkzeuge im Revolver, Antrieb durch Getriebe

Wkz. / Charge 5760 1920 1176 1176 1008 840 480 180 2880 2520 1008 1008 840 672 360 276 6600 24 48 1515

7680 2880 1232 1232 1056 480 320 144 4480 2880 1920 1056 880 320 320 240 6600 24 48 1779

Werkzeuge in Sphere-Halterungen WSP mit Bohrung auf Stäben 41 Abwälzfräser auf Satelliten

Beladung

PL


SchlĂźsselfertige (Turnkey) Beschichtungssysteme

PL Qualitätskontrolle Handhabung Reinigung

42


Die Integration der flexiblen Beschichtung in den Produktionsprozess erfordert schlüsselfertige "Turnkey"Lösungen.

Turnkey

PLATIT bietet vollständige Beschichtungssysteme inklusive aller nötigen Peripheriegeräte und Technologien zur: • Oberflächenvorbehandlung durch Polieren, Bürsten und/oder Mikrostrahlen • Vakuumunterstützte Ein-Kammer-Waschanlage im Einknopfbetrieb (push & forget) • Entschichtung von HSS und HM • Handhabung zum Be- und Entladen von Substraten und Kathoden • und Qualitätskontrollsysteme gemäss ISO 9001

Beschichtung

Vor- und Nachbehandlung Entschichtung

43


7

8 3 workbench 2

N

5

3

3c

Entschichtung

Kühler

Schneidenpräparation

p 111

6

Mikrostrahlen

V80+ (Reinigung)

4

Osmose

5.0 m

9

PQCS Arbeitstisch 3

2 3

1

Ausgehend

C2H2

Eingehend

Arbeitstisch 1

Arbeitsablauf im Beschichtungszentrum

3a

3b

10.0 m Arbeitsablauf im kleinen Beschichtungssystem 1. Wareneingang 2. Vorbereiten zur Reinigung (z.B. Mikrostrahlen) 3. Reinigen 3a. Optional: Entschichten 3b. Optional: Schneidenpräparation (z.B. Bürsten, Mikrostrahlen etc.) 3c. Optional: Nachbehandlung (z.B. Mikrostrahlen, Polieren etc.) 3d. Optional: Reinigung nach Vor- oder Nachbehandlung 4. Vorbereiten zur Beschichtung (z.B. Karusselle beladen) 5. Beschichten 6. Entladen der Charge optionale Oberflächen-Nachbehandlung 7. Qualitätsprüfung mit PQCS 8. Verpacken zur Lieferung 9. Warenausgang / Versand Einige Module (Kühlung, Entschichtung, Mikrostrahlen, Schneidkantenpräparation) sollten in einem anderen Raum als die Beschichtung aufgebaut werden. Der Kühler kann draussen platziert werden.

44

Quelle: Müller Präzisionswerkzeuge, Sien, Deutschland


Entschichten, aber wann? Die elektro-chemische Entschichtung kann unter optimalen Bedingungen ohne Beschädigung der Substrate durchgeführt werden. Unter normalen Bedingungen werden die Substrate beschädigt, insbesonders Hartmetalle durch Kobalt-Leaching.

Was ist Kobalt-Leaching? Bei Kobalt-Leaching wird der Binder Kobalt aus der obersten Schicht des Kompositmaterials Hartmetall (WC+Co) entfernt. Gründe: Entfernen des Kobalts durch Oxidation, hauptsächlich durch Reaktion mit Wasser: • Wassergekühltes Schleifen • Zu schnelles Schleifen mit stumpfen Schleifscheiben (sogar bei Kühlung mit Öl) • Wasserbasiertes Entschichten Das Beschichten von kobaltgeleachtem Hartmetall ist nutzlos. Die Schicht hat eine gute Haftung zu dem obersten WC-Layer, aber beide bröckeln zusammen ab wegen des fehlenden Binders Kobalt.

WC Binder Kobalt (Wolfram Carbide)

Entschichten bei konventioneller und integrierter Beschichtung Die konventionelle Methode Das Risiko schlechter Haftung ist gross. Die Entschichtung geschieht nach dem Nachschleifen und beschädigt die Endgeometrie des Werkzeuges. Die Schneidenpräparation nach dem Entschichten kann den Schaden nur reduzieren. Zusätzlich erhöhen das Verpacken, der Transport und das Neuverpacken das Risiko der Werkzeugbeschädigung erheblich.

Die integrierte Methode Das Entschichten kann vor dem Nachschleifen durchgeführt werden. Dies erzeugt viele Vorteile für die Produktion: • Weniger Transport und Verpackung, weniger Schaden durch die Handhabung • Keine chemische Zerstörung nach dem Nachschleifen, die Schneidenpräparation hat ihren vollen Effekt • Optimale Haftung • Die Leistung ist nahe der eines neuen Werkzeuges.

45


Entschichten von PLATIT Schichten Konventionelle Entschichtungsmodule (ST Serie)

HM-Bohrer beschichtet mit AlTiN Entschichteter HM-Bohrer Maschine

Max. Werkzeugdimensionen (BxTxH)

Beschreibung

1. ST-40 HM

Ti, Al basierte Schichten von HM entschichten

160 x 330 x 160 mm

2. ST-40 CR

Cr basierte Schichten von HM und HSS entschichten

330 x 330 x 300 mm

3. ST-40 HSS

Ti, Al, Cr basierte Schichten von HSS entschichten

330 x 240 x 200 mm

4. ST-40 R

Spülmodul

330 x 330 x 300 mm

5. ST-40 P

Korrosionsschutzmodul

330 x 330 x 300 mm

6. ST-170-CR

Cr basierte Schichten von HM und HSS

330 x 1100 x 200 mm (für 7 Abwälzfräser mit ø80 x 180 mm)

7. ST-170 HSS

Ti, Al basierte Schichten von HSS entschichten

330 x 1100 x 200 mm (für 7 Abwälzfräser mit ø80 x 180 mm)

8. ST-500 HSS

Ti, Al, Cr basierte Schichten von HSS entschichten

500 x 500 x 400 mm

9. ST-500 CR

Cr basierte Schichten von HM und HSS entschichten

500 x 500 x 400 mm

10. ST-500 R

Spülmodul

500 x 500 x 400 mm

11. ST-500 P

Korrosionsschutzmodul

500 x 500 x 400 mm

Superschnelles Entschichtungssystem CT40 (patentiert) • • • •

Frei programmierbare, computergesteuerte Entschichtungsanlage Der Entschichtungsprozess wird durch ein gepulstes Signal versorgt Automatische Prozessende-Erkennung möglich Max. Werkzeugdimensionen: ø200 x 250 mm

1. Entschichten von Schichten mit TiN-Haftlayer • Ultraschnelles Entschichten herunter bis zum TiN • Neubeschichten auf TiN oder • Entschichten des TiN-Haftlayers mit ST-40 Modulen • Kein Kobalt-Leaching 2. Entschichten von Schichten ohne TiN-Haftlayer • Ultraschnelles Entschichten herunter bis zum Substratmaterial • Nachbehandlung nötig

46

Speziell isolierte Halterungen verfügbar für Schaftwerkzeuge, Abwälzfräser und WSP. Entschichtungs-Chemikalien verfügbar über das weltweite Vertriebsnetz der Firma Borer AG, Zuchwil, Schweiz.


Entschichtungsprozesse Konventionelle Entschichtungsprozesse HM-Schaftwerkzeuge

HSS-Abwälzfräser

Modul HM HM HM HM Cr Cr Cr/HM HM Cr HM

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x x x x

Galvanische Unterstützung de-coat H de-coat 231 de-coat K de-coat C de-coat AlZiRo+ de-coat 301

Entschichtungsrezept T-HM T-HM T-HM T-HM C C C/T-HM T-HM C T-HM

Modul

Entschichtungsdauer für 2 µm, Ø10 mm 4-5h 6-8h 10 - 18 h 10 - 18 h 0.5 - 3 h 0.5 - 2 h 0.5 - 2 h 9 - 11 h 0.5 - 2 h 5-9h

Entschichtungsdauer für 4 µm, Ø80x180 mm

Schichten TiN TiCN-grey TiAlN AlTiN CrN AlCrN TiN/AlCrN nACo nACRo TiXCo

Entschichtungsrezept

Chemikalien

Galvanische Unterstützung de-coat 100 de-coat H de-coat K de-coat C de-coat 301

Chemikalien

~1h T-HSS HSS ~2h T-HSS HSS 1-2h T-HSS HSS 1-2h T-HSS HSS 0.5 - 3 h C Cr 0.5 - 2 h C Cr 0.5 - 2 h C/T-HSS Cr/HSS 0.5 - 2 h T-HSS HSS 0.5 - 2 h C Cr 1-3h T-HSS HSS

x x x x

x x

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x

Schnelle Entschichtungsprozesse

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x

10 min 10 min 10 min 5 min 10 min

x x x x x

x x x x x

10 min

x

x

10 min

T-HSS

10 min 10 min 0.5 - 2 h

T-HSS T-HSS T-HSS

1-3h

T-HSS

de-coat H

x

T-HSS T-HSS T-HSS T-HSS

de-coat AlZiRo+

x

x

1h 2h 1-2h 1-2h

Nachbehandlung

x x x x

Entschichtungsrezept

T-HM

x x x x

Chemikalien Modul ST-40 HSS Dauer

1h

x x x x

de-coat C

T-HM T-HM T-HM

x x x x

HSS-Abwälzfräser Chem

de-coat K

15 min 15 min 15 min

de-coat K

T-HM

de-coat H

15 min

de-coat 100

T-HM T-HM T-HM T-HM

Galvanische Unterstützung

4-5h 6-8h 15 min 15 min

Nachbehandlung

Decoat S x x x x x x x x x x

Entschichtungsrezept

2 min 2 min 2 min 2 min 2 min 2 min 2 min 2 min 2 min 2 min

Modul ST-40 HM Dauer

TiN TiCN-grey TiAlN AlTiN CrN CrTiN-ML AlCrN TiN/AlCrN AlTiCrN nACo nACRo TiXCo

Modul CT-40 Dauer für 2 µm, Ø10 mm

Schichten

Chemikalien

Modul CT-40 Dauer für 4 µm, Ø80x180 mm

HM-Schaftwerkzeuge

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x

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x

x

x x

x

Dedicated Schichtprozesse für TripleCoatings und QuadCoatings sind auch verfügbar - Entschichtungschemikalien sind Produkte der Borer Chemie AG, Zuchwil, Schweiz

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Reinigungsanlagen V111, V311, V411, V1511 Industrielle Einkammer-Reinigungsanlagen mit vollautomatischer Reinigung und Vakuumtrocknung von: • Schneidwerkzeugen, Stempeln, Matrizen und Maschinenteilen • sowie für schwierig zu reinigende Teile mit Hohlräumen • Entwickelt in Kooperation mit Eurocold, Italien´ Diese Produkte beinhalten: • Einkammer-Reinigungsanlage mit Reinigungsmitteltank (Alkaline), Demi-Wassertank, Vakuumtrocknungssystem • Wasseraufbereitung: Wasserenthärter, Umkehrosmose, demineralisiertes Wasser (extern) • Reinigungsmittel, Salz • Leicht verständlicher Touchscreen zur Programmierung und Handhabung wie bei den Beschichtungsanlagen • CleX® modulares Halterungssystem zum Handhaben von Schaftwerkzeugen, Wendeschneidplatten und Wälzfräsern

Max. Dimensionen der zu reinigenden Substrate: BxTxH [mm]: V111 V311 V411 355 x 390 x 480 500 x 500 x 500 500 x 500 x 500

V1511 700 x 700 x 700

Waschzyklus (~45 min) Vorreinigung

Ultraschallreinigung

Spülen & Dampfspülen

Ultraschallreinigung

Spülen & Rotierarm

Spülen & Dampfspülen

Ultraschall Endspülen

Vakuumtrocknen p < 1 bar

Waschmittel 1

Waschmittel 1

Schritt durch: V111, V311, V411, V1511

V111, V311, V411, V1511

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Leitungswasser/ destilliertes Wasser mit Korrosionsschutz

Waschmittel 2

V411, V1511

V411, V1511

Destilliertes Wasser Destilliertes Wasser Destilliertes Wasser mit Korrosionsschutz

V411, V1511

V111, V311, V411, V1511

V411, V1511

V111, V311, V411, V1511

Beachten Sie die Abwasserregelungen in Ihrem Land!


Reinigungsanlagen Modulare, manuelle Reinigungsanlage • • • •

CL - 40 EL: Modul zur elektrolytischen Reinigung CL - 40 US: Modul zur Ultraschallbehandlung CL - 40 R: Modul zum Abspülen CL - 40 D: Ofen zur Trocknung

Reinigungsanlage für Labore und Institute, welche keine automatische Reinigung für grosse Substratmengen benötigen. Die Substrate werden manuell in speziellen Körben von Modul zu Modul getragen. 1. Abspülen von grobem Staub mit Leitungswasser 2. Vorreinigung der Substrate mit Ultraschall in demineralisiertem Wasser oder Reinigungsmittel 3. Abspülen mit demineralisiertem Wasser 4. Feinreinigung mit elektrolytischer Behandlung 5. Abspülen mit demineralisiertem Wasser Siehe Korbgrössen auf Seiten 50-51.

Reinheit - Beschichtbarkeitsevaluation durch Messung der Oberflächenspannung Ohne saubere metallische Oberfläche ist keine gute Haftung der Schicht möglich. Die Oberflächenspannung (Energie) auf dem Substrat ist ein entscheidendes Kriterium für die Haftung von Schichten. Je höher die Oberflächenspannung des Substrats, desto besser ist die Haftung der Schicht. Kontaminationen wie Fett, Öl, Fingerabdrücke oder Staub mindern die Oberflächenenergie. Die minimale Oberflächenenergie sollte 42 mN/m auf dem gereinigten Substrat, vor dem Beschichten, sein. Die Tropfenmethode kann die Oberflächenenergie auf dem Substrat auf einfacher Weise charakterisieren: Die Messreihe beinhaltet eine Serie von Stiften und Tinten. Die Testflüssigkeit wird mit Stiften oder Pinseln auf der Substratoberfläche aufgetragen. Jeder Stift bzw. jede Tinte wird markiert, um den Oberflächenenergiewert zu erkennen: 32, 34, 36, 40, 42, 44 mN/m

Die Tinte erzeugt Droplets, weil dessen Oberflächenspannung höher ist als jene des Substrats. Schlechte Benetzbarkeit - Teller ist nicht sauber genug und benötigt weitere Reinigung

Die Tinte erzeugt keine Droplets, da die Oberflächenspannung des Substrats höher ist als jene der Tinte. Gute Benetzbarkeit - Teller ist sauber genug zur Beschichtung

Schlechte Benetzbarkeit (Beschichtbarkeit) auf öligem Stück durch niedrige Oberflächenenergie

Gute Benetzbarkeit (Beschichtbarkeit) ohne Öl durch hohe Oberflächenenergie

49


CleX ®: Clean Flexible Modulares Haltersystem zur Reinigung und Entschichtung ®

CleX für Schaftwerkzeuge Flexible Halter zur Reinigung und Entschichtung von Schaftwerkzeugen. Vorteile: • Unterschiedliche Werkzeugdurchmesser können zusammen gereinigt und entschichtet werden • Bis zu 150% mehr Werkzeuge pro Flächeneinheit im Vergleich zu konventionellen Systemen ® • CleX Trägerleisten können mit geladenen Werkzeugen gehandhabt werden ® • CleX Körbe sind stapelbar • Leichtkonstruktion Niedrige Abschattung • Geringe Kontaktflächen Keine Waschflecken • Schräge Flächen Guter Wasserabfluss • Rostfreie Stahlkonstruktion Hohe Temperaturbeständigkeit Hohe Lebensdauer ®

CleX für Wendeschneidplatten Flexible WSP-Halter für minimale Handhabung bei Vor-, Nachbehandlung und Beschichtung. Vorteile: • Unterschiedliche WSP-Typen können zusammen gereinigt, beschichtet und nachbehandelt werden • Für WSP mit Bohrungen • Ohne Umchargierung können bis zu 500 WSP sequentiell alle der folgenden Prozesse durchlaufen: • Reinigung • Schneidkantenstrukturierung durch Nass-/Trockenstrahlen • Beschichtung • Polieren durch Nass-/Trockenstrahlen Bei Nass-/Trockenstrahlen werden alle Seiten der WSP behandelt. Für WSPs ohne Bohrung kann das TongS-System nur zur Beschichtung verwendet werden (siehe Seite 39). ®

CleX für Abwälzfräser Flexible Halter zur Reinigung und Entschichtung von Abwälzfräsern. Vorteile: • Abwälzfräser mit verschiedenen Durchmessern und Längen können zusammen gereinigt und entschichtet werden • CleX® Körbe sind stapelbar

50


®

CleX : Clean Flexible ®

CleX für Schaftwerkzeuge V80+ CleX® Korb 330x160 mm 2 Körbe/Ebene

V311 4 Körbe/Ebene

CleX® Leisten Ø-Schaft mm Tools/CleX® Leiste Ø3 30 CleX®-S-3 ® Ø5 26 CleX -S-5 ® Ø6 24 CleX -S-6 Ø8 20 CleX®-S-8 ® Ø10 18 CleX -S-10 ® Ø12 16 CleX -S-12 Ø14 15 CleX®-S-14 ® Ø16 13 CleX -S-16 ® Ø18 12 CleX -S-18 Ø20 11 CleX®-S-20 ® Ø25 9 CleX -S-25 ® Ø32 7 CleX -S-32 Zoll-Grössen verfügbar auf Anfrage

V1011 8 Körbe/Ebene Tools/CleX® Korb 270 234 168 140 126 112 75 52 48 44 36 28

CleX Korb

CleX®-S-3 Trägerleiste für Ø3 mm

CleX®-S-18 Trägerleiste für Ø18 mm

®

CleX für Wendeschneidplatten Optimiert für Für Satelliten für min. WSPPositionen Ø143x380mm Schneidenlänge ð mm Bohrung Ø mm 15 mit ® 14 2.4 CleX -I-15R Stützring ®

CleX -I-15

®

CleX -I-18

15

14

18

18 x 8.5 9 x 19.0 6 x 29.5

3.7 4.2 5.2 6.2 3.7 4.2 5.2 6.2 CleX®-I-15

CleX®-I-15R

CleX®-I-18

®

CleX für Abwälzfräser CleX Körbe

Optimiert für 1 x Ø130 CleX-H: 2 x Ø 65 330x160 mm 3 x Ø 38 1 x Ø170 CleX-H-XL: 2 x Ø108 330x240 mm 3 x Ø 70 ®

CleX -H Abwälzfräserkorb

®

CleX -H-XL Abwälzfräserkorb 51


Mikrostrukturierung von Werkzeugschneiden Wieso Schneidenpräparation? 1. Hauptziel; Schneidenstabilität erhöhen a. Stabile Schneidenform Vermeiden von Schneidenausbrüchen b. Stabile und niedrige Schneidenschartigkeit Verringern von Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück c. Stabiles Material z.B. Vermeiden von Kobalt-Leaching 2. Ohne Schneidenpräparation • niedrige Leistung 3. Verschiedene zu bearbeitende Materialien benötigen • unterschiedliche Schneidenvorbereitungen 4. Zu starke Schneidenpräparation • Leistung verringert sich abrupt 5. Optimale Schneidenvorbereitung kann • Leistung enorm steigern

Typische Schneidecke von einem High-End-Werkzeughersteller

2 mm

20 µm

20 µm

Methoden zur Schneidenpräparation Kriterien / Eigenschaften Bürsten gut Qualität gut Konstanz hoch Flexibilität gut Produktivität hoch Preis Standardmaschinen verfügbar ja ja Nuten Polieren möglich ja Droplet-Entfernung möglich Spezielle Eigenschaften

MET

52

Schlepp-Polieren Mikrostrahlen trocken Mikrostrahlen nass MagnetFinish

gut mittel gut gut gut mittel gut gut mittel gut gut mittel mittel mittel hoch gut mittel mittel hoch hoch ja ja ja ja ja ja ja begrenzte Tiefe ja ja ja ja Besonders für Unabhängige Behandlung Schwierig für mikro und Restmaterial an der Kein Restmaterial, Mikrowerkzeuge, für alle Schneiden möglich sehr grosse Werkzeuge Oberfläche hoher Luftverbrauch Entmagnetisierung nötig

OTEC

SGT

Graf

MagnetFinish


Mikrostrukturierung: Warum und wie? Welche Methoden werden wie und wie oft verwendet? Bürsten

50%

Schleppschleifen

41%

Schleifen

33%

Mikrostrahlen

32%

Kugelstrahlen

19%

Polieren

18%

Magnetfinischen

16% 14%

Laserbehandlung

0%

10%

20%

30%

50%

40%

Quelle: IWF, Berlin, Deutschland

Vergleich verschiedener Mikrostrukturierungsmethoden Bürsten MET-6

Werkzeug Bohrer Nur Spitze Spitze und Flanke Stufen Nuten Alles individuell Schaftfräser Nur Flanke Spitze und Flanke Kugelspitze Wendeschneidplatten Mit Bohrung Ohne Bohrung Wälzfräser Mit Bohrung Ohne Bohrung Grösster Vorteil Grösste Einschränkung

A B C

Schleppschleifen Trockenstrahlen 4-Tools (3-rot.) TR110

Nassstrahlen Compact II+

Magnetfinishen MF 62CA

A1 A1 A1 A1 A1

C A1 A1 A1 C

B3 A3 A3 A3 C

B2 A2 A2 A2 C

A1 A1 C C C

A1 A1 A1

C A1 A1

C A3 A3

C A2 A2

A1 A1 B1

B1 B1

B1 C

A3 A3

A2 B2

B1 C

B1 B1

B1 C

A3 A3

A2 A2

C C

Hohe Flexibilität

Glatte Oberfläche

Einfache Beladung

Einfache Beladung

Flexibilität für Zerspanwerkzeuge

Lange Einrichtung

Manuelles Spannen

Grobe Oberfläche

Wartung

Preis

Möglich: ja mit Schwierigkeiten nein

1 2 3

Surface: glatt grob sehr rau

Empfehlung: am besten Alternative nicht empfohlen 53


Anwendungen Ziel der Schneidenpräparation CPoC

Wkz.-Verschleiss

1. Scharfe Schneide: Hohe interne Spannung der PVD Schicht Schneidewerkzeugkeil

2. Kurz nach Beginn des Schneidens: Schicht bricht weg CPoR : Schicht wird abgetragen auf der Spanfläche CPoC : Schicht wird abgetragen auf der Freifläche

CPOR CPoR

3. Gute Schicht -> CPor und CPoc wachsen langsam

CPoC= ∞ Schicht komplett abgetragen auf dem Freiraum

Wkz.-Verschleiss

4. Ziele der Schneidenpräparation: - Entschärfen der Schneide - sauberer Übergang zwischen Harke und Freiraum - Reduktion der internen Spannung - aber ohne Verstumpfung der Schneide

CPoC

CPOR

Einfluss der Schneidenpräparation beim Fräsen von hochlegiertem Stahl 120 Standweg Polynominal (Standweg)

Standweg [%]

100 80 60 40 20 0 0.00

10.00

50.00

20.00 30.00 40.00 Ziehschleifbreite [µm]

60.00

Material: 1.2379 - X155CrVMo12-1 - Schaftfräser: nACRo beschichtet - d=10mm, z=4, ae=0.25 x d – ap=1.5 x d – vc=150 m/min – fz=0.05 mm/z – Gemessen von: GFE, Schmalkalden, Deutschland

Bohren

Einfluss der Schneideckenvorbehandlung auf die Werkzeugleistung

100 µm geschliffen R=15 µm mit Eckenfreiwinkel mit Verrunden

Schneide scharf geschliffen

Eckenverschleiss VB; [µm]

geschliffen R=3 µm mit Eckenfreiwinkel ohne Verrunden

54

mit Eckenfreiwinkel ohne Schneidenverrundung

mit Eckenfreiwinkel Schneide verrundet R = 15 µm

600 500 400 300 200 100 0 0

100 µm

kein Eckenfreiwinkel Schneide verrundet R = 15 µm

10

20

30 Bohrweg [m]

40

50

60

Werkstückmaterial: Kaltarbeitsstahl - 1.2379 - X155CrVMo12-1 - HRC22 - Sackbohrungen VHM-Bohrer mit nACo-Schicht: d=5 mm - vc=75 m/min - fz=0.15 mm/z - ap=15mm - Trockenluftkühlung


Schneidenpräparation Schneidenvorbereitung für Bohrer 50

Schneidenvorbereitung für Schaftfräser

Optimaler Schneidenrundungsradius [µm]

50

y = 2.0437x + 5.6448 R2=0.98817

45

Optimaler Schneidenrundungsradius [µm]

45

40

40

35

35

30

y = -0,039x2 + 2,9717x - 4,1778

30 Kaltarbeitsstahl Rostfreier Stahl

25 20

Vergütungsstahl Gehärteter Stahl

25 20

15

15 y = 1.2281x + 4.1223 R2=0.98725

10

10

5

y = -0,0348x2 + 1,5612x - 2,5327

5

0

0 0

5 15 10 20 Wkz. Durchmesser; [mm]

25

5 15 10 20 25 Werkzeugdurchmesser; [mm] Die optimalen Schneidenrundungswerte wurden in Zusammenarbeit mit GFE, Schmalkalden ausgearbeitet 0

Schneidenpräparation nach dem Beschichten • Die Schneiden sind nach dem Beschichten "verrundet" • Die Schicht ist um die Schneiden herum entfernt • Die Schneide ist "freigestellt"

beschichtet

Schneiden sind "freigestellt" behandelt nach dem Beschichten

Vorteile der Schneidenvorbereitung nach dem Beschichten: • Schneidenrundung & • Droplet-Entfernungen in einem Schritt • Ausbrüche von Schichten + HM können verhindert werden • Eliminierung des Antenneneffekts Nachteile der Schneidenvorbereitung nach dem Beschichten: • Unterbruch der Schichtstruktur auf langen Oberflächenlinien • Sofortiger voller und direkter Kontakt der Schneide und des Werkstückmaterials • Niedrigere Hitze- und Chemikalien-Isolation • Niedrige Schichtdicke nahe der Schneide • Volle Schichtstruktur beginnt weit weg von der Schneide • Grösserer Schneidenradius (z.B. für Schruppen) erzeugt grössere Flächen ohne Schicht • Erweckt den Eindruck einer mangelhaften Beschichtung

55


CNC Bürsten Für Vor- und Nachbehandlung von Werkzeugschneiden Bürsten mit 5 Achsen CNC Maschine

Hersteller: MET, Cleveland, OH, USA

Die 5 Achsen Werkzeug: 1. X-Achse:Horizontale Bewegung 2. A-Achse:Rotation um die Werkstückachse Bürste: 3. Y-Achse: Querachse (Offset) 4. Z-Achse: Vertikale Bewegung (Zustellachse) 5. C-Achse:Schwenkachse (um Z)

HM-Stufenbohrer nach dem Schleifen

Nach dem Bürsten

Hauptschneide bei der Querschneide

Hauptschneide bei der Querschneide

Hauptschneide bei der Schneidecke

Hauptschneide bei der Schneidecke

Vorteile • Flexibilität • Individuelle und unabhängige Schneidenbehandlung für • Spanfläche / Freifläche, • Querschneide • Eckphase • Stufenbohrerschneiden • Rundphase • Verschiedene (dedicated) Schneidenbehandlungsgeometrien • rund • Wasserfall • umgekehrter Wasserfall (Trompete) • Nutenerkennung und Werkzeugausrichtung • Explizite Nutenpolierung • Optionales Magazin für automatische Beladung

Einschränkungen 56

• Ersteinrichtung für neues Werkzeug braucht mehr Zeit

Modulare Softwareroutinen und Werkzeughalterungen Für: • Bohrer, Stufenbohrer • Reibahlen • Schaftfräser, Kugelkopffräser • Abwälzfräser • Wendeschneidplatten • Gewindebohrer, -former


Mikrostrahlen Arbeitsprinzip und -resultate Nach dem Mikrostrahlen

Düsen auf und ab

Nach dem Schleifen

Vergleich von Nass- und Trockenmikrostrahlen Grundhartmetall vor dem Strahlen

Nachgeschliffen 1.19 µm

Nassgestrahlt

Trockengestrahlt

0.515 µm

1 µm 1.00 µm

70.1 µm

80 µm

70.1 µm

80.1 µm

50 µm

40.0 µm

Vergleichsbeispiel

Nass

Trocken

Oberflächenrauheit

Sa=0.11 µm - Sz=1.14 µm

Restmaterial nach dem Strahlen

Sa=0.05 µm - Sz=0.32 µm leicht glänzende Oberfläche Gefahr durch Kobalt-Leaching wegen des Wassers

Schichthaftung

HF1

HF1

Kantenrundung

Besser zu steuern

Schwierig zu steuern

Korngrösse

Mesh 320 (50 µm) Mesh 400 (37 µm) Mesh 500 (30 µm)

Typische Mikrostrahlzeit [min] für Walzenstirnfräser ø80 mm - R=10 µm Wichtigste Merkmale

3

6

• Vorreinigung nicht nötig • Trocknen nach Strahlen nötig • Schwierige Reinigung bei unterbrochener Arbeit • Höherer Preis – enormer Luftverbrauch

• Vorreinigung nötig • Kein Trocknen nach Strahlen • Einfache Handhabung nach unterbrochener Arbeit • Niedrigerer Preis – hoher Luftverbrauch 57

Verschmieren des Restmaterials

grob, für Kantenrundung mittel, für Oberflächenaktivierung fein, fürs Polieren


Schleppschleifen Arbeitsprinzip und -resultate Die Werkzeuge werden in einen Planetenantrieb eingespannt. Sie werden in das Prozessmedium geschoben. Die automatische Rotation der Werkzeuge garantiert homogene Schneidenrundung aller Schneiden.

vorher

nachher

geschliffen < 3 µm

Radius=15 µm

geschliffen = 3 µm

Radius=9.5 µm

Schneidenradius in [µm] bei HM-Bohrer d=10mm

Al2O3 mit SiC SiC: Silikonkarbid Walnussgranulat mit SiC

Vorteile • Zuverlässiger Prozess • Hohe Reproduzierbarkeit • Nutenpolieren

70 60 50 40 30 20 10 0

0

5

15 10 Zeit [min]

20

25

Prozessmedium Komposition Schneidenrundung Polieren Walnuss + SiC HM (+HSS) Standardschichten Keramik 1 + SiC HM (+HSS) Superharte Schichten Quelle: OTEC, Straubenhardt, Deutschland

Einschränkungen • Unflexibles Spannsystem • Spannkopf muss für homogene Beladung voll sein • Relativ lange Prozesszeit

58


Streamschleifen Ausziehbarer Beladeschlitten für das Aufstellen an der Wand

3-Backengreifer für Ø 3 – 20 mm mit automatischer Ø-Erkennung max. Länge 200 mm

Parallelgreifer mit Schwenkeinheit zum Umgreifen der verschiedenen Ø in unterschiedlichen Prismen

Sensor zur Bestimmung der Eintauchtiefe und zur Werkzeugbrucherkennung Behälter 1: Mit Granulat zum Glätten Behälter 2: Mit Granulat zur Schneidkantenverrundung oder zum Polieren

• Auswechselbare arretierte Paletten Ø 3 - 20 • Automatischer Wechsel zur nächsten Palette, auch bei Teilbestückung oder Stückzahl 1 • Einfache Programmierung über Fanuc Roboter Panel • Einstellbare Geschwindigkeit, Dauer und Eintauchtiefe je Palette

• Stufenlos regelbarer Antrieb rechts / links • Bearbeitungszeit: ~ 2 min / Werkzeug • Automatische Schneidkantenrundung und -polierung ~2 min / Werkzeug Sonderausstattungsoptionen: • Sonderpaletten • Sondergreifer • Sondersoftware

Quelle: Gabo-Tec GmbH, Böbingen, Deutschland

59


Magnetfinischen Arbeitsprinzip und -resultate vorher

n1 >> n2, n3

nachher

n3

n2

n1

Der Magnetfinish-Prozess basiert auf der Bewegung zweier rotierender Magnetscheiben, die haftendes, abrasives Pulver tragen. Das Pulver klebt an der flachen Seite der magnetischen Scheiben und fungiert als dicke elastische Masse, welche die Form des zu behandelnden Werkzeuges annimmt. Der Polierabtrag resultiert aus der Bewegung der abrasiven Masse gegen die Werkzeugoberfläche. Durch die hohe Geschwindigkeit dieser Bewegung ist die Oberflächenbehandlung sehr intensiv.

HSS scharf mit Grat

HSS R = 2 µm

HM scharf geschliffen

HM R = 5 µm Quelle: Magnetfinish GmbH, Schweiz

Prozessmedium Abrasiv-Pulver Mediumkörnig Grosskörnig Nanokörnig

Schneidenrundung Polieren

HSS Standardschichten HM HM, PCD, CBN Superharte und DLC Schichten

Vorteile • • • • • • •

Einfache, automatische Verarbeitung Gut für kleine Mengen, keine Dummies nötig Kurze Prozesszeit Kühlkanäle der Bohrer bleiben sauber Entgratung möglich ohne Schneidenrundung Konsistente Qualität über Werkzeuglänge Hohe Wiederholbarkeit durch konstante Abtragung

Schneidenradius [µm]

Schneidenrundung des HM-Bohrers d=2.5mm mit Nano Abrasive 25 Abstand 2 mm Abstand 2.8 mm Abstand 3.5 mm Abstand 4 mm 20

15

10

5

Einschränkungen

60

• Werkzeugdimensionen: 0.1 – 25 mm • Polieren von Nuten und Bohrungen bis zu Ø 12 mm • Nach Magnetpolieren Entmagnetisierung der Werkzeuge notwendig

0 0

20

40

60 80 Dauer [sec]

100

120


Einfluss der Schneidenform Wichtigkeit der geometrischen Schneidenparameter 100% 80%

80%

62%

60%

53%

40% K= 19%

20% Span Spanfläche mit g

SR

10%

SC D K

SR SC

0%

b hu rsc Vo

eid Freifläche achn S

e

d nra

ius

k it e rt re s uc he e r W u d d K in Ra An rE e ch Spanfläche tis p O

Freifläche Quelle: IWF, Berlin, Deutschland

K-Faktor und dessen Einfluss auf die Anwendung tendiert zur Spanfläche K > 1 "Trompete"

K

4 5 45° 20-30°

3

symmetrisch K=1

tendiert zur Freifläche K < 1 "Wasserfall"

2

1 80° 100° 135°

für grosse Spantiefen, zum Schruppen

für niedrige Spantiefen, zum Schlichten

Schneidenpräparation erhöht Werkzeugleistung sogar für HOLZZERSPANUNG 400

350 %

350

Standzeit; [%]

300 250

0.007

200 150 %

150 100

100 %

50 0

blank

Spanfläche nachgeschliffen nach Beschichtung mit nACRo

R=4µm scharfe Schneide beschichtet mit nACRo 61


Optische 3D Messung von Schneidkanten Zwei unterschiedliche Methoden zur kontaktlosen und zerstörungsfreien Messung von Schneidkanten.

Alicona Messsysteme

LMI-GFM Messsystem

Fokus-Variation: Ein hochauflösendes, flächenbasiertes Verfahren, welches die Funktionalitäten eines Rauheitsmessgeräts und eines Koordinatenmesssystems kombiniert. Die eingesetzte Technologie bietet eine hohe Stabilität gegen Fremdlicht und Vibrationen.

Streifenlichtprojektion: Ausgerichtete, fokussierte Lichtstrahlen werden auf die Schneidkante projiziert. Diese werden von einer CCDKamera aufgenommen und mit dem ausgegebenen Licht verglichen um die Kantenradien auszurechnen.

Alicona EdgeMaster mit spezieller Halterung von PLATIT LMI MicroCAD Quelle: Alicona, Graz, Österreich Quelle: LMI, Vancouver, Kanada Messvolumen 2 x 2 x 25 mm3* 1.6 x 1.2 x 0.8 mm3* 3 µm* Min. Kantenradius 5 µm Ja K-Faktor Ja Ra, Rz, Rq, Rp, Rv Schartigkeit Ra Einfach und wiederholbar Wz-Positionierung Limitiert Keil-, Frei-, Spanwinkel, Fasenlänge etc. Werkzeuggeometrie Nein Möglich Benutzerdefinierte Parameter Nein Ausbrüche und Verschleiss Automatisch Nein Ja Formabweichung Ja Ra, Rz, etc. + Sa, Sz, etc. Oberflächenrauheit Nicht möglich *je nach Objektiv Schartigkeit und Ausbrüche

Kantenbruch

Rauheit 62


Qualitätskontrolle PQCS Bildverarbeitungssystem • Mikroskopische Analyse an Testplatten und an Werkzeugen • Schichtdickenmessung durch Kalotest an Testplatten und an Werkzeugen • Haftungsauswertung durch Rockwell-Test Messung

Kalo, gemessen auf Werkzeug

Platit Quality Control System (PQCS) • Einfaches User-Interface • Beschichtungsbericht-Generierung, Schritt für Schritt • Automatische Datenbankeinträge nach "Beschichtungsbericht" Generierung und Links zu: • Chargenfoto • Kalobild • Rockwell-Bild • Beschichtungsbericht • Bericht Nr. (mit Link zum Bericht) • Tester, Datum, Beschichtungsanlage • Chargen-Nr. (mit Link zum Chargenfoto) • Gemessene Substrate, Substratmaterial • Schicht • Härte vor und nach dem Beschichten [HRC] • Schichtdicke [µm] (mit Link zum Kalobild) • Haftungsklasse [HF] (mit Link zum Rockwell-Bild) • Kunde, Kontakt • 5 anwenderdefinierte Textfelder z.B. • Vorbehandlung • Nachbehandlung • verwendete Halterungen • ... • 5 anwenderdefinierte Nummernfelder z.B. • Positionen spezieller Substrate auf Karussell • ...

63


Scratch-Tester Methode • Lineares Ritzen eines Prüfstückes mit aufgebrachter Last zur Charakterisierung der Schichthaftung • Der Diamant des Ritztestes ist derselbe wie der Diamant im Rockwell-Prüfstempel • Der Ritztester bietet drei Wege zum Aufbringen der Last:

Scratch-Tester mit konstanten Lasten zum Testen in der Produktion (go or no go) Quelle: GFE, Schmalkalden, Deutschland

Konstante Last

Progressive Last

Inkrementelle Last

Quelle: CSM Instruments, Peseux, Schweiz

Einschränkungen • Analyse der Kratzer auf einem externen Mikroskop • Flacher Untergrund nötig • Länge des Kratzers: 0 – 30 mm • Belastungsbereich: 0 – 200 N (für harte Schichten) Scratch-Tester für Laboranalysen Quelle: Anton Paar, Graz, Österreich

Röntgen-Spektrometer Methode • Röntgenstrahlen animieren das Substrat zur Emission von Röntgen-Fluoreszenz • Die Analyse konzentriert sich auf einen kleinen Punkt von 0.3 µm • Die Durchbruchtiefe ist ca. 40 - 50 µm (für HSS)

Vorteile • Zerstörungsfreie Messung der Schichtdicke • Zerstörungsfreie Messung der Zusammensetzung • Zerstörungsfreie Messung von Kobalt-Leaching

Einschränkungen • Al (Element 13) und Si (Element 14) nachweisbar • Messkammergrösse (L x B x H): 360 x 380 x 240 mm 64

Quelle: Fischer, Sindelfingen, Deutschland


Oberflächenanalyse mit AFM Methode

Fehleranalyse auf Hartschichtoberfläche mit AFM

• Atomic Force Microscopy (AFM) • Statische und dynamische Messmethoden • Angeschlossen an optisches Mikroskop (z.B. dem PLATITQualitätskontrollsystem PQCS) oder als Einzelgerät

20 µm

1.5 µm

0 µm 20 µm Hersteller: Nanosurf AG, Liestal, Schweiz

Vorteile

Einschränkungen

• Hochauflösende 3D-Daten der Schichtoberfläche • Nahtlose Integration in eine optische Analyse • Leicht bedienbarer, robuster Scanner • Automatisierte Berichte und Beispiel-Akzeptanz/Ablehnungs-Regeln

• Max. Scanbereich (XY): • Max. Höhenbereich (Z): • Auflösung (XY / Z): • Typischer Rauschpegel:

70 / 110 µm 22 µm 1.7 nm / 0.34 nm 0.4 nm (0.55 nm max.)

Typische Oberflächenstrukturen und Grobheit, gemessen mit AFM Nach dem Schleifen

Nach EDM

1.18 µm

1.18 µm

87.2 µm

87.2 µm

87.2 µm

Sa = 0.019 µm - Sz = 0.28 µm Nach (Schleifen + Nassstrahlen)

87.2 µm

Sa = 0.073 µm - Sz = 0.86 µm Nach (AlCrN Schicht + Nassstrahlen)

1.18 µm

1.18 µm

87.2 µm

87.2 µm

Sa = 0.076 µm - Sz = 0.76 µm

87.2 µm

87.2 µm

Sa = 0.039 µm - Sz = 0.10 µm 65


Ausrüstung für Spezialbehandlungen Entgasungsöfen

Kältefalle

DE100 für

DE400 für

Gelötete Verbundwerkzeuge, Maschinenkomponenten, Matrizen und Gesenke, hergestellt aus einfacheren Stählen, können Elemente enthalten, deren Abgase die Beschichtungskammer beschädigen würden. Die Verdampfungsdrücke der «gefährlichsten» Elemente Zink und Cadmium sind höher als die Beschichtungsprozessdrücke. Cadmium und Zink fangen bei sehr niedrigen Temperaturen während des Abscheidungsprozesses an zu verdampfen. Das kann zu Poren im Lot und schlechter Haftung der Schicht führen. Somit sollte diese Art von Substraten in einem separaten Entgasofen entgast werden, bevor sie in der PVD-Anlage beschichtet werden. Der Entgasofen behandelt das Substrat bei einer höheren Temperatur als die höchste Temperatur der Beschichtungskammer. Die entgasten Materialien werden in der Kältefalle der Tür gesammelt, welche nach dem Entgasprozess mechanisch gereinigt werden kann.

66

Polieren für extrem glänzende Oberflächen

Reinigung interner Kühlkanäle

Die PolishPeen 770 Maschine ist eine Vakuumstrahlenkabine mit einem Injektor in der Strahlenpistole. Als Polierpulver wird ein spezielles Medium verwendet. Der Vorgang ermöglicht Spiegelfinischen für unregelmässige Werkzeugformen, Stanzen, Matrizen, Nadeln und kleine Gesenke.

Nach dem Schleifen sind die internen Kühlkanäle nicht frei von Resten des Schneidstoffes. Kleine Kühlmittelkanäle (<0.2 mm) von langen Werkzeugen können nur mit hohem Druck >50 bar gereinigt werden. Die Werkzeuge werden per Hand in speziell abgedichtete Spannvorrichtungen geklemmt.

Quelle: Iepco AG, Höri, Schweiz

Quelle: H.A.G., Krauchenwies, Deutschland


Handhabungsgeräte Kühlboxen Sicheres Kühlen der Werkzeuge direkt nach dem Beschichten. Um die Kühlung zu beschleunigen sowie zum Entfernen von Staub und Schichtresten. Die Werkzeuge und Karusselle werden mit komprimierter Luft bestrahlt.

für

CB411 und CB1001 , , und PL

CB380 für PL70, p 80, ,

Das Karussell rotiert während des Strahlens. Timer für die Kühlzeit. Automatische Versionen auf Anfrage.

FL380 Lift

Kathodentische

Gabelstapler für einfachen Transport geladener Karusselle und Kathoden zu und von der Beschichtungsanlage. Kompatibel mit den Maschinen der p Serie.

Für korrektes, vertikales Halten und Lagern von LARC und CERC Kathoden.

Karussellwechsel

Kathodenwechsel

Entnahme der Kathode aus der Holzbox für Kathodenwechsel

3+1 Turm für

4+4 Turm Kathoden

67


System-Layout In-House Beschichtungszentrum Entschichtung

Chiller

Regal

Karussell und Kathodenlift

TrockenStrahlanlage zur Schilderreinigung

KĂźhlbox

Ausgangsregal

Tisch

Reinigung

Arbeitstisch

NassMikrostrahlanlage Eingangsregal

13.00

68

9.70

TrockenMikrostrahlanlage

Kathodentisch

Quelle: PV-Tech, Pforzheim, Deutschland

Qualitätskontrolle


Anschlussdaten Name

Beschreibung

Dimension BxTxHxRH [mm]

Elektrischer Sicherung Gewicht Anschlusswerte Wasser Luft Anschluss [A] [kg] [V / Hz] [bar] [bar] [kVA]

Gas

Beschichtungsanlage 4882 x 2181 x 3354 x 4200

5000

3x400 / 50 - 60

100

200

2-4

8

N2, Ar, C2H2, He

Beschichtungsanlage 3880 x 1950 x 2220 x 4200

4500

3x400 / 50 - 60

90

200

2-4

8

N2, Ar, C2H2, He

370

3x400 / 50 - 60

20.7

40

3-6

-

-

Beschichtungsanlage 2730 x 1776 x 2215 x 3200

2650

3x400 / 50 - 60

110

160

2-4

-

N2, Ar, C2H2, He

Kühler für

350

3x400 / 50 - 60

19.2

35

3-6

-

-

Beschichtungsanlage 1881 x 1185 x 2213 x 3200

1400

3x400 / 50 - 60

42

100

2-4

-

N2, Ar, C2H2, He

C111

Kühler für

1000 x 1000 x 2055

320

3x400 / 50 - 60

9.0

20

3-6

-

-

MET6

CNC Bürstanlage

1885 x 1275 x 1690

500

3x400 / 50 - 60

1.6

16

-

3-6

-

DF4

Schlepppolieranlage

1150 x 970 x 2260

370

3x400 / 50 - 60

2

16

-

-

-

115N

Trockenstrahlanlage

1250 x 1245 x 1885

360

230 / 50 - 60

0.8

16

-

0.5 - 8

-

TR110

Trockenstrahlanlage

2100 x 1450 x 2430

480

3x400 / 50 - 60

2

16

-

3 - 10

-

C-II

Nassstrahlanlage

2100 x 2050 x 2950

1200

3x400 / 50 - 60

7

32

2-4

6

-

ST-40

Entschichtungsanlage

625 x 825 x 1200

127

230 / 50 - 60

1.8

16

2-6

3

-

CT-40

Entschichtungsanlage

1820 x 820 x 1380

400

3x400 / 50 - 60

6.4

16

2-6

3-6

-

V111

Reinigungsanlage

1620 x 1420 x 2220

1800

3x400 / 50 - 60

10

16

1.5 - 3

6-8

N2

V311

Reinigungsanlage

1800 x 1650 x 2320

1830

3x400 / 50 - 60

41

32

1.5 - 3

6-8

N2

V411

Reinigungsanlage

3700 x 2210 x 2250

4500

3x400 / 50 - 60

40

80

1.5 - 3

6-8

N2

V1511

Reinigungsanlage

4200 x 1800 x 2450

4500

3x400 / 50 - 60

58

100

1.5 - 3

6-8

N2

PQCS

Mikroskop + PC

1500 x 650 x 800

40

230 / 50 - 60

0.4

10

-

-

-

CB380

Kühlbox

1140 x 990 x 1450

150

3x400 / 50 - 60

0.75

10

-

-

-

CB411

Kühlbox

1200 x 1342 x 2020

350

230 / 50 - 60

0.4

10

-

-

-

FL380

Lift

841 x 1330 x 1947

400

230 / 50 - 60

0.75

10

-

-

-

DE411

Entgasungsofen

1950 x 1500 x 2250

1400

3x400 / 50 - 60

28

40

2-3

6-8

Ar, He

PL

C1511/1001 Kühler

C411

/PL

1000 x 1000 x 2055

1000 x 1000 x 2055

Die Daten sind Richtwerte. Detaillierte Daten siehe PLATIT's Peripheriehandbuch.

In - House Beschichtungsanlage von eft-Pannon, Budaörs, Ungarn

69


Kostenvergleich und Payback-Kalkulation Durchschnittliche Kapazitäten 6000

/ Charge

/ Tag

5000 Anzahl Werkzeuge

Berücksichtigte Kosten: Fixe Kosten: • Kreditkosten, • Lohnkosten, • Sozialkosten, • Raummietkosten, • Abschreibung

5400 4545

3898

4000

3486

3000 2081

2000 1000

1515 840

Variable Kosten: • Energiekosten, • Targetkosten, • Gaskosten, • Reinigungskosten, • Entschichtungskosten

Die Kosten sind für einen Mix von typischen Werkzeugen berechnet, wie Bohrer, Fräser, WSP und Abwälzfräser mit den Grössen Ø3-80mm – L46-180mm. Siehe Details im Kompendium, Seite 44-45. Dedicated Excel-Berechnung ist verfügbar auf Anfrage.

1779

840

473

0 PL

Gesamtkosten / Charge [CHF]

Gesamtkosten / Werkzeug (Ø10mm Schaftfräser) [CHF]

1400 Variable Kosten (oben) & Fixkosten (unten)

1.60 Variable Kosten (oben) & Fixkosten (unten)

1200

1.40 0.27 217

1000 210

0.25 0.23

1.00

800

0.22

1.20

0.26

0.80 600 400 200

100

94 782

73 309

406

954

0.60

1.17

0.40

471

1.17 0.96

0.94

0.20

0

0.00 PL

PL

Targetkosten / Charge [CHF] 120

Targetkosten / Werkzeug (Ø10mm Schaftfräser) 107

100

0.18 0.16

0.16 0.13

0.12 0.10

60 44

45

0.10 0.09

0.08 40

0.06 0.04

20

0.02 0.00

0 PL

70

109

0.14

80

40

1.05

PL

0.12


Payback Ertrag pro Charge [CHF]

Produktivitätswert: Anzahl Wkz / Stunde [n/h] 300

3500 3009

3000

244

250 213

2500

2293

200

2000 1656

201

177

150

1601

1500

108

1132

100

1000

Payback

50

500

0

0 PL

PL

Ertrag / Werkzeug (links) & Profit / Werkzeug (rechts) [CHF] 20 18

18.51

18.21

17.60

14

Die folgenden Faktoren sind für die Berechnung der Einnahmen und Profite berücksichtigt:

15.54

16 12.67

12

12.03

13.02

• • • • •

Kosten (siehe Seite 70) 2 Schichten (2 x 8 Stunden) Produktionszeit / Tag Füllrate / Charge: 80% Mögliche Schichten für die verschiedenen Anlagen Typische Schichtrabatte abhängig von Anlagen und möglichen Schichten • Für das erste Jahr ist eine um 50% reduzierte Auslastung angenommen

11.52

10 7.54

8

7.37

6 4 2 0 PL

Profit / Investition 300%

200%

100%

PL Investment / Payback niveau

0%

-100%

0

1

2

JAHRE

3

4

5

71


Schichtgenerationen und ihre Strukturen 1. Generation CT=1.84µm

2. Generation

Monoblockstruktur ohne Haftlayer Die Monoblockstrukturen ohne Haftlayer können durch den schnellsten, ökonomischsten Prozess erstellt werden. Alle Targets sind gleich und laufen während des gesamten Beschichtungsprozesses.

Konventionelle Strukturen mit Haftlayer

Monoblock

Gradient (G)

Multilayer (ML) Periode > 20 nm

CT=1.92µm

CT=2.5µm

CT=2.52µm

Besonders bei hohem Aluminiumanteil sollte die Monoblockschicht mit einem Haftlayer beginnen (z.B. TiN oder CrN).

Der Anteil harter Komponenten (z.B. kubisches AlN) wird bei Gradientstruktur kontinuierlich erhöht, um die höchste Härte an der Oberfläche der Schicht zu erreichen.

Multilayerstrukturen sind bei niedrigerer Härte zäher als vergleichbare Monoblockschichten. Die "Sandwich"-Struktur absorbiert die Risse der Subschichten.

3. Generation: TripleCoatings3®

Nanolayer (NL) Periode < 20 nm

Nanocomposite (NC)

5 nm Nanolayer ist die konventionelle Struktur für die sogenannten Nanoschichten. Es ist eine feinere Version vom Multilayer mit einer Periode von < 20 nm.

4. Generation:

Beim Beschichten von Nanocomposites werden harte, nanokristalline Körner (TiAlN oder AlCrN) in die amorphe SiN-Matrix eingebettet.

Coatings4®

Nanocomposite Toplayer

Nanocomposite Toplayer

Monoblock oder Gradient Kernlayer

Multilayer Kernlayer Gradient Kernlayer

Haftlayer Haftlayer 72

CT=2.72µm

CT=2.32µm


Vergleich der Schichtstrukturen Durch Abscheidung von sehr verschiedenen Arten von Materialien, werden die Komponenten (z.B. Ti, Cr, Al in der ersten Gruppe und Si in der anderen) nicht vollständig vermischt, wodurch 2 Phasen entstehen. Die nanokristallinen TiN-, TiAlN- oder AlCrN-Körner werden in die amorphe Si3N4-Matrix eingeschlossen, wodurch die Nanocomposite Struktur entsteht.

Nanocomposite Struktur mit hohem Si-Anteil Übergang zu Nanocomposite Konventionelle Schichtstruktur

Silizium erhöht die Widerstandsfähigkeit und mindert die verbleibende innere Spannung der Schicht. Die Steigerung der Härte wird allein durch die Struktur erreicht. Die SiN-Matrix umhüllt die harten Körner und verhindert das Kornwachstum.

um ilizi S von e b a 5 nm Zug 5 nm

5 nm

• Zugabe von Si verändert die Mikrostruktur von säulenförmig zu isotropisch • Effekt analog zum Ti-basierten System • In TiAlN/SiN wird weniger Si benötigt um die glasige Struktur zu erreichen

Steigerung der Härte durch Nanocomposites Härte

Viel Silizium: AlTiN/SiN: nACo®

60

Härte [GPa]

50

50

40 38 30

TiAlN

TiAlN+ Si3N4

30

40

30

24

20 10

Struktur

Schichten

Wenig Silizium: AlCrN/SiN Viel Silizium: AlCrN/SiN

Kein Silizium: AlCrN

21

Der Strandvergleich veranschaulicht die Steigerung der Härte, ermöglicht durch die Nanocomposite Struktur. Normalerweise sinkt der Fuss in den trockenen Sand. Im nassen Sand sinkt der Fuss nicht gleich weit, weil der Platz zwischen den Sandkörnern mit Wasser gefüllt ist. Die Oberfläche hat einen höheren Widerstand und ist somit härter.

14

Si3N4 AlTiN

Quelle: J. Patscheider, EMPA, CH

0 unbeschichtetes Hartmetall K-Sorten

TiN

TiAlN AlTiN

®

nACo ® nACRo

73


Schichteigenschaften √

gold

2 TiCN-grey*

violett

38

1-4

0.25

400

3 TiAlN

violett-schwarz

36

1-4

0.5

700

4 AlTiN

schwarz

32

1-4

0.6

900

Nitrides

1 TiN

*

5 CrN

*

metall-silber

20

1-7

0.5

700

6 CrTiN

*

metall-silber / gold

30

1-7

0.40

600

7 ZrN

*

weiss-gold

22

1-4

0.40

550

8 AlCrN

blau-grau

36

1-7

0.5

900

9 AlTiCrN

blau-grau

37

1-4

0.5

850

blau-grau

37

1-5

0.45

850

10 ALL4®=AlCrTiN(CrCN) 11 nACo

®

12 nACRo

OXI

13 TiXCo

®

®

violett-blau

41

1-4

0.4

1200

blau-grau

40

1-7

0.45

1100

kupfer

44

1-4

0.35

900

schwarz

30 - 41

4 - 15

0.40

1200

grau

20 - (>50)

0.4 - 1

0.15

400

*

*

grau

26 - (>50)

1-2

0.15

400

17 CROMVIc *

grau

20 - (>50)

1-3

0.10

450

18 CROMTIVIc® *

grau

30

1-4

0.10

450

grau

40

1 - 10

0.15

450

20 TiN-SCiL

gold

26

1-7

0.35

600

21 TiCC

violett

38

1-4

0.25

400

15 Vic

®

16 cVIc

DLC

14 nACoX4® ®

®

®

19 nACVIc

SCiL

®

hellgrau

B

30

0.5 -1.5

0.35

600

®

blau-grau

B

30 - 50

1-7

0.5

900

®

violett-schwarz

B

40 - 50

1-4

0.6

900

22 TiB2

LACS®

Max. ReibNanohärte Schicht(fretting)- Anwendungsbis zu [GPa] dicke [µm] koeffizient temperatur [°C] 1-7 0.4 26 600

Farbe

PL

23 BorAC : AlCrN/BN 24 BorAT : AlTiN/BN

Hauptschichten der Optionen

Optionen

Schichten Konventionelle Nanocomposite Schichten Schichten Maschinen TiN, TiCN, CrN, CrTiN, ZrN, AlTiN, AlCrN

®

nACo2®, nACRo2®

DLC

cVIc , CROMVIc2 , CROMTIVIc2®

TURBO

TiN, TiCN, CrN, CrTiN, nACo2®, nACRo2® ZrN, AlTiN, AlCrN

®

TripleCoatings3® ®

ALL4 nACRo4®

nACo3 , nACRo3 , AlCrN3®, TiXCo3®, AlTiCrN3®

nACo4 , nACRo4 , TiXCo4®, AlTiCrN4®, AlCrTiN4=ALL4®+Tribo

74

,

®

nACVIc2® ®

OXI

LACS

®

AlCrN3 , TiXCo3 , AlTiCrN3®

®

SCiL

Coatings4®

®

nACoX4®

TiN, TiB2

TiCN-SCiL®

AlTiN-LACS, AlCrN-LACS

BorAC =AlCrN/BN BorAT®=AlTiN/BN

®

®


Anwendungsfelder 1 TiN

*

2 TiCN-grey*

Zerspanen

Umformen

Maschinenkomponenten

universelle Anwendbarkeit

Stempel und Matrizen

univ. Einsatz, auch für Dekoanwendungen

Gewinden, Fräsen in HSS und HM mit Kühlmittel

Stempel und Matrizen, Stanzen

5 CrN

*

6 CrTiN

*

Bohren, universeller Einsatz, auch für schwache Maschinen Fräsen, Abwälzfräsen, Hochleistungsbearbeitung, auch trocken Zerspanen von Holz, Leichtmetallen wie Kupfer- und AlLegierungen mit niedrigem Si-Gehalt Schneiden und Formen hochlegierter Materialien mit HSS-Werkzeugen

7 ZrN

*

Aluminium-, Magnesium-, Titaniumbearbeitung

3 TiAlN 4 AlTiN

8 AlCrN

Stempel und Matrizen Stempel und Matrizen mit höherer Härte, Extrudieren

dekorative Anwendungen

Fräsen, Abwälzfräsen, Sägen

Feinstanzen, Stanzen

universell; Nass- und Trockenzerspanen universell, Zerspanen abrasiver Materialien

Stempel und Matrizen, Stanzen, Tiefziehen, Biegen, Feinstanzen Stempel und Matrizen, Prägen, Feinstanzen

12 nACRo®

Drehen, Hartbearbeitung auf stabiler Maschine, Bohren, Reiben, Kerben für schwer zerspanbare Materialien, Superlegierungen, Mikrowerkzeuge

Reibschweissen, Extrudieren, Formpressen

13 TiXCo®

für superhartes Schneiden

14 nACoX®

HSC Trockendrehen und -fräsen

9 AlTiCrN® 10 ALL4®=AlCrTiN 11 nACo®

15 VIc®

*

16 cVIc®

*

17 CROMVIc®* 18 CROMTIVIc®*

Zerspanen von Leichtmetallen, Holz, Verbundwerkstoffe und Graphit mit HM-Werkzeugen Aluminiumbearbeitung zur Vermeidung von Aufbauschneiden Zerspanen von Holz, Leichtmetallen wie Kupfer- und AlLegierungen mit niedrigem Si-Gehalt, auch für MQL Zerspanen von hochlegierten Materialien mit HSS-Werkzeugen, auch mit MQL

19 nACVIc®

Zerspanen von hochlegierten Materialien und Titan

20 TiN-SCiL®

Gewinden, Gewindeformen, Tiefbohren, Reiben

21 TiCN-SCiL®

Gewinden, Gewindeformen, Tiefbohren, Reiben mit MQL

22 TiB2

Zerspanen von Leichtmetallen, besonders Aluminium mit niedrigem Si-Gehalt

® 23 BorAC

Trockenfräsen, Abwälzfräsen, Sägen

® 24 BorAT

Bohren, Trockenzerspanung

Wkz-Halter, Korrosionsschutz, med. Wkz

für Komponenten mit hoher abrasiver Belastung Stanzen und Formwerkzeuge Verschleisskomponenten aus HM aus HM Verschleisskomponenten Stempel und Matrizen, aus nicht-HM Stanzen für niedrige Reibung universeller Einsatz für Umformen Auto-, Turbinen-, mit niedrigerer Reibung Textilmaschinen-, Kupferteile Stempel und Matrizen mit Auto-, Turbinen-, niedrigerer Reibung Textilmaschinenteile Stempel und Matrizen, Stanzen

Feinstanzen, Stanzen

*LT: Niedrigtemperaturprozesse möglich. VIc®: DLC (Diamond Like Coating) Nanocomposite Schichten: nACo®: TiAlN/SiN – nACRo®: CrAlN/SiN – TiXCo®: TiN/SiN – SCiL®: Sputtered Coatings induced by LARC-GD® Die hier angegeben physikalischen Richtwerte können bei den verschiedenen Schichtstrukturen (Gradient, Mono-, Multi- und Nanolayers) variieren. Die Hauptanwendungsfelder der Schichtkomponenten: • Ti: Allgemeinkomponent, für Nassbearbeitung, Bohren, Drehen • C: für Formen und Zerspanen von klebrigen Materialien bei niedriger Temperatur, für Maschinenkomponenten als DLC • Al: für universellen Einsatz, abrasive Materialien, Trockenbearbeitung • Cr: für abrasive und hochlegierte Materialien, auch bei Trockenbearbeitung, für Holz • Si: allgemeine und harte Bearbeitung als Nanocomposites für starre Maschinen, für Schlichten • O: für Bearbeitung bei hohen Temperaturen, Drehen, Fräsen

75


Schichtkompass Einsatzempfehlungen Zerspanen Drehen

Fräsen Abwälzfräsen Sägen

Spanloses Formen

Bohren Reiben Räumen

Gewinden

Kunststoffformen

Stempeln Stanzen

Umformen Tiefziehen Extrudieren

nACo

ALL4®

nACo

AlTiCrN

nACVIc

AlCrN

AlTiCrN (+CrCN)

AlTiN

nACRo

AlTiN

TiCN

CrTiN

nACVIc

TiCN

Unlegierte Stähle > 1000 N/mm2

nACo

ALL4®

nACo

AlTiCrN

nACVIc

AlCrN

AlTiCrN (+CrCN)

AlTiN

nACRo

AlTiN

TiCN

CrN

ALL4®

TiCN

Gehärtete Stähle < 55 HRC

nACo

nACo

nACo

nACo

AlCrN

TiXCo

TiXCo

TiXCo

TiCN

ALL4®

Gehärtete Stähle > 55 HRC

TiXCo

TiXCo

TiXCo

TiXCo

AlCrN

nACo

nACo

nACo

nACo

nACo

ALL4®

nACo

ALL4®

ALL4®(+CrCN)

ALL4®(+CrCN)

ALL4®(+CrCN)

Unlegierte Stähle < 1000 N/mm2

Hochlegierte Stähle

TiXCo

nACRo

TiXCo

TiCN

CROMTIVIc

CROMTIVIc

CROMTIVIc

nACoX4®

nACoX4®

TiXCo

nACVIc

nACVIc

nACVIc

nACVIc

nACo

AlTiCrN

nACo

TiCN

CROMTIVIc

CROMTIVIc

CROMTIVIc

Superlegierungen Ti-basiert

ALL4®

nACRo

nACRo

CROMTIVIc

nACVIc

nACVIc

nACVIc

nACRo

ALL4®

ALL4®

TiCN

CROMTIVIc

CROMTIVIc

CROMTIVIc

Gusseisen

nACo

nACo

nACo

nACRo

AlTiN

AlTiN

AlTiN

AlTiCrN

nACRo

nACRo

nACRo

nACRo

nACRo

AlCrN

nACVIc

TiCN

TiCN

TiCN

TiCN

TiCN

TiB2

TiB2

TiB2

TiB2

TiB2

TiB2

TiB2

ZrN

ZrN

ZrN

ZrN

ZrN

ZrN

ZrN

CROMVIc3®

CROMVIc3®

CROMVIc3®

CROMVIc3®

CROMVIc3®

CROMVIc3®

CROMVIc3®

nACoX Superlegierungen Ni-basiert

Aluminium Si > 12% Aluminium Si < 12% Kupfer

CROMTIVIc

CrN

CrN

CrN

CrN

CrN

CrN

CrN

Bronze, Messing, Plastik

TiCN

TiCN

TiCN

TiCN

TiCN

TiCN

TiCN

CROMTIVIc

CROMTIVIc

CROMTIVIc

CROMTIVIc

CROMTIVIc

CROMTIVIc

CROMTIVIc

Graphit

CROMVIc3®

CROMVIc3®

CROMVIc3®

CROMVIc3®

TiXCo3®

TiXCo3®

TiXCo3®

TiXCo3®

CROMVIc

CROMVIc

CROMVIc

CROMVIc3®

Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe

TiXCo

TiXCo

TiXCo

TiXCo

Holz

CROMTIVIc

CROMTiVic

CROMTiVic

CROMTiVic

nACVIc

nACVIc

nACVIc

nACVIc

Hauptvorschlag: Wenn verfügbar, diese Schicht für die Anwendung verwenden.

Schicht A Schicht B

Alternativvorschlag: Die Schicht verwenden, wenn der Hauptvorschlag nicht verfügbar ist.

• Schichtdicke und -struktur kann und sollte anders sein, entsprechend der verschiedenen Anwendungsprozesse auch für dieselbe Schicht. • Der Exponent x (Schichtx) wird davon bestimmt, welche Schichtgeneration die Maschine abscheiden kann.

76


Standardschichten Die "Eltern"-Schichten bestimmen die Applikationsfelder aller "Kinder"-Schichten in der selben Reihe. Die "Kinder"-Schichten spezifizieren PLATITStandardschichten, welche mit den Maschinen der Spalte beschichtet werden können. Der Exponent x (Schichtx) beschreibt die Schichtgeneration. Nitride 1 TiN 2 TiCN-grey 3 TiAlN 4 AlTiN 5 CrN 6 CrTiN 7 ZrN 8 AlCrN 9 AlTiCrN

TiN1

TiN1 2

TiCN -grey TiAlN -ML AlTiN

12 nACRo 13 TiXCo

TiAlN2-ML

2

AlTiN2

AlTiN

1

CrN 2

1

CrN1 2

CrTiN -ML

CrTiN2-ML

CrTiN -ML

2

ZrN 3®

2

ZrN2 3®

AlCrN -NL

AlCrN -NL

AlCrN +

AlTiCrN

ALL

nACo

nACRo TiXCo

nACo

nACRo

AlTiCrN4® 4®

AlCrTiN =ALL 3®

nACo

AlCrN3®+

AlTiCrN

4

AlCrN3®-NL 3®

AlTiCrN

10 AlCrTiN 11 nACo

2

TiAlN -ML

2

ZrN

TiCN2-grey

TiCN -grey

2

CrN

TiN1 2

nACRo

TiXCo

nACRo TiXCo

ALL4 nACo4® nACRo4® TiXCo4®

Oxi-Nitride nACoX4®

14 nACoX DLC 16 cVIc 17 CROMVIc 18 CROMTIVIc 19 nACVIc

VIc2®: DLC2 1®

VIc2®: DLC2 1

cVIc : TiCN +CBC 2®

1

cVIc : TiCN +CBC

1

2

CROMVIc : CrN +DLC 2®

nACVIc : nACRo +DLC

1

cVIc1®: TiCN1+CBC1

1

2

CROMVIc2®: CrN1+DLC2

CROMVIc : CrN +DLC

2

2

CROMTIVIc : CrTiN +DLC 2®

VIc2®: DLC2 1

2

CROMTIVIc : CrTiN +DLC

2

2

2

nACVIc : nACRo +DLC

Schichtkompass

15 VIc

CROMTIVIc2®: CrTiN2+DLC2 nACVIc2®: nACRo2®+DLC2

SCiL 20 TiN-SCiL

TiN1-SCiL®

21 TiCC 22 TiB2

TiCN-SCiL® TiB2-SCiL®

LACS® BorAC®: AlCrN/BN-LACS®

23 BorAC® 24 BorAT®

BorAT®: AlTiN/BN-LACS®

PL Nitride 1 TiN 2 TiCN-grey

TiN1

TiN1 2

TiCN -grey

3 TiAlN

TiAlN -ML

4 AlTiN

AlTiN2

5 CrN 6 CrTiN

CrN

AlTiN3®

1

CrN1 2

CrTiN -ML

CrTiN3®

2

7 ZrN

ZrN

8 AlCrN

AlCrN2

9 AlTiCrN

TiCN2-grey

2

AlCrN3®-NL 3®

AlTiCrN

AlTiCrN4®

10 AlCrTiN

AlCrTiN4® = ALL4®

11 nACo

nACo4®

12 nACRo

nACRo4®

13 TiXCo

TiXCo4®

Oxi-Nitride nACoX4®

14 nACoX DLC 15 VIc 16 cVIc

cVIc1®: TiCN1+CBC1

17 CROMVIc

CROMVIc2®: CrN1+DLC2

18 CROMTIVIc

CROMTIVIc2®: CrTiN2+DLC2

19 nACVIc

77


Schichttypen Konventionelle Schichten Die Maschinensymbole zeigen, welche Schicht von welcher Maschine abgeschieden werden kann. Die beschichtbaren Stöchiometrien können je nach verwendeter Maschine unterschiedlich sein.

TiN

TiAlN / AlTiN

ZrN

Die Universalschicht für: • Zerspanung • Umformen, Kunststoffformen • tribologische Anwendungen (für Maschinenkomponenten) • verfügbarer Prozess mit 1, 2 oder 4 Kathoden

Universelle Hochleistungsschichten Monoblock (MB) und Gradient (G): für stabilen Schnitt Multilayer (ML): für unterbrochenen Schnitt %-Ratio Al/Ti: TiAlN für HSS AlTiN für HSS und HM TiAlN-F (ML): ~50/50 AlTiN-ML: ³ 60/40 TiAlN-G: ~50/50 AlTiN-G: ³ 60/40 TiAlN-MB: ~50/50 AlTiN-T (MB): ³ 60/40 AlTiN-C (MB): ³ 67/33

Monolayer Schicht mit Ti- oder Cr-basiertem Haftlayer: • reduziert Aufbauschneiden beim Zerspanen von Aluminium- und Titanlegierungen • für medizinische Anwendungen • hohe Warmhärte • schicke Farbe

78

®

®

®

TiCN-SCiL

TiB2-SCiL

Die Hochleistungs-Sputterschicht zum Ersatz von ionenplattiertem (e-beam) TiN zum Bohren und Gewinden.

Die Hochleistungs-Sputterschicht zum Ersatz von ionenplattiertem (e-beam) TiCN zum Gewinden.

Die Hochleistungs-Sputterschicht zur Vermeidung von Aufbauschneiden beim Zerspanen klebriger Materialien.

Stöchiometrie: LGD – TiN-SCiL-MB

Stöchiometrie: LGD – TiCN-SCiL

Stöchiometrie: LGD – TiB2-SCiL-MB

• zum Tiefbohren und Gewinden

• zum Bohren, Gewinden

• zur Zerspanung von Aluminium, Kupfer und Plastik

TiN-SCiL

B


Hauptanwendungsfelder

X-VIc®: a:C:H:Me; mit Metall gedopte Carbon Based Diamond Like Coating (CBC) X-VIc2®: a:C:H:Si metallfreie, mit Silizium gedopte Carbon Based Diamond Like Coating (DLC2)

Die Schichten CBC und DLC2 können nur als Topschichten abgeschieden werden.

TiCN-grey

CrN

CrTiN

Konventionelle Titankarbonnitrid-Schicht (grau): • zum Fräsen, Gewindebohren • zum Stanzen, Umformen und Prägen

Die Standardschicht für nicht-zerspanAnwendungen: • für Matrizen und Gesenke • für Maschinenteile • zum optimalen Auswurf von Umformwerkzeugen • niedrige Beschichtungstemperatur möglich (etwa über 220 °C)

PLATIT-Multilayer-Schicht zum universellen Einsatz: • wirtschaftlicher durch Verwendung von Ti • hervorragende chemische Widerstandsfähigkeit und Härte durch feine Multilayer-Struktur • für Matrizen, Gesenke und Maschinenteile • für HSS-Werkzeuge zur Zerspanung von hochlegierten Werkstoffen • niedrigere Beschichtungstemperatur möglich

CBC

DLC

2

Harte Schmierschicht

CBC

DLC

2

DLC

cVIc®|cVIc2

CROMVIc |CROMVIc

CROMTIVIc |CROMTIVIc

PLATIT-Doppelschicht mit nanogradienter Struktur: • zum Schneiden von klebrigen Materialien um Aufbauschneide zu verhindern • zum Umformen mit optimalem Ausstoss • zum Gewinden

PLATIT-Doppelschicht mit nanogradienter Struktur: • für die Vermeidung von Aufbauschneiden • für Bearbeitung von Aluminium- und Titanlegierungen • für Umformanwendungen mit optimalem Ausstoss

PLATIT-Multilayer Universalschicht: • Gleiche Verwendung wie CrTiN und • verhindert Aufbauschneiden • einfaches Lösen von Umformwerkzeugen • Schutz gegen Verschleiss und Korrosion auf Maschinenteilen und -komponenten

®

2

Harte Schmierschicht

Harte Schmierschicht

®

CBC

®

79


Multikomponenten-Schichten (Ti, Al, Cr, B, C) ohne Silizium Die Maschinensymbole zeigen, welche Schicht von welcher Maschine abgeschieden werden kann. Die beschichtbaren Stöchiometrien können je nach verwendeter Maschine unterschiedlich sein.

AlTiCrN

AlCrTiN4®=ALL4®

Klassische Schicht für universellen Einsatz

All-in-One Schicht für universellen Einsatz

Universelle Schicht zur Zerspanung abrasiver Materialien

Stöchiometrie: AlCrN: CrN - AlCrN-MB AlCrN3: CrN - AlCrN-NL - AlCrN-MB AlCrN3+: TiN - AlTiN-NL - AlCrN-NL

Stöchiometrie: AlTiCrN3: Cr(Ti)N - AlCrN-NL - AlTiCrN AlTiCrN4: Cr(Ti)N - AlTiCrN-G - AlTiCrN-NL - AlTiCrN

Stöchiometrie: CrTiN – AlCrTiN-G – Al/CrN-NL – AlCrTiN Optional + Tribo (CrCN)

• Universell, Nass- und Trockenbearbeitung, sowie Umformen mit höherem Ti-Anteil (AlTiCrN)

• zum Abwälzfräsen, Fräsen • zum Feinstanzen • zum Kunststoffformen

AlCrN (EMO 2003)

• zum Fräsen, Abwälzfräsen • zum Feinstanzen

BorAC®

80

B BorAT®

B

ALL4®

Cr basierte LACS®-Schicht mit Bor

Ti basierte LACS®-Schicht mit Bor

Schicht zum Abwälzfräsen

Stöchiometrie: CrN - AlCrN-G - AlCrN/BN-NL

Stöchiometrie: TiN - AlTiN-G - AlTiN/BN-NL

Stöchiometrie: CrN - AlCrN-G - AlCrN-NL - AlCrSiN

• zum Abwälzfräsen, Fräsen • Bor-Gehalt und innere Spannung kann entsprechend Anwendung eingestellt werden

• zum Bohren, Reiben und Hartbearbeitung • Bor-Gehalt und innere Spannung kann entsprechend Anwendung eingestellt werden

• entwickelt für eco-Konfigurationen mit nur 3 rotierenden Kathoden (CrTi, Al, Cr) • zum Abwälzfräsen mit grossen Durchmessern • zum Zerspanen abrasiver Materialien


Nanocomposite Schichten

X-VIc®: a:C:H:Me; mit Metall gedopte Carbon Based Diamond Like Coating (CBC) X-VIc2®: a:C:H:Si metallfreie, mit Silizium gedopte Carbon Based Diamond Like Coating (DLC2)

nACo®

nACRo®

Die Schichten CBC und DLC2 können nur als Topschichten abgeschieden werden.

TiXCo®

nACo® nACRo®

Stöchiometrie: nACo3®: TiN - AlTiN - nACo nACo4®: TiN - AlTiN-G - AlTiN-NL - nACo • zum Bohren, Drehen, Hartbearbeitung • auch verfügbar mit dekorativer blauer Deckschicht

Stöchiometrie: nACRo3: CrN - AlTiCrN - nACRo nACRo4: CrN - AlTiN-G - AlCrN-NL - nACRo nACRo4 : CrN- AlTiN-G -AlCrN-NL - AlCrSiN • für "zähe", schwierig zu schneidende Materialien hochlegierte Stähle, Superlegierungen • zum Kunststoffformen

nACoX®

CBC

DLC2

Stöchiometrie: TiXCo3: TiN - nACo - TiSiN TiXCo4: TiN - nACo - AlTiCrN/SiN - TiSiN • zur Hartbearbeitung, Fräsen • für Papierschnitt

TiXCo4®

Hard lubricant

nACVIc®

Stöchiometrie: nACoX4®: TiN - AlTiN - nACo - AlCrON Anwendungsfelder: • HSC Trockendrehen und -fräsen

Doppelte Nanocomposite Schicht mit nanogradienter Struktur Stöchiometrie: CrN - nACRo - DLC2 • für HSS Zerspanwerkzeuge in hochlegierten Materialien und in Titan • für Maschinenteile aus hochfesten Materialien • zum Zerspanen in Superlegierungen

Stöchiometrie: TiN - nACo - TiSiN Entwickelt für die Konfiguration mit nur 3 Lateral-Kathoden (Ti, Al, TiSi20) • zur Hartbearbeitung, Fräsen • für Papierschnitt

81


Schichteigenschaften Verschleissfestigkeit (abrasiv)

Verschleissfestigkeit (gegen Oxidation)

Warmhärte

Wärmedämmung

Max. Anwendungstemperatur

Möglichkeit zur Schichtdickenerhöhung

Verminderung der Reibung

Möglichkeit zu Nanocomposite

--

+ ++

+ ++

+ -

0 -

0 --

0 -

--

0 ++

no no

0 0

0 0

+

-

-

+

+

+

+

+

-

no

--

0

+

+ falls Al<X% / - wenn Al>X% +

+ +

+ +

+ +

++ +

+ (+)

+

-

no no

-

+ (-)

+

(+)

++

(+)

+

+

(+)

+

(-)

no

--

-

(+)

++

+

++

++

++

++

0

0

yes

--

+

Ti+N=TiN Basisschicht

üblicherweise AlCrN +Cr / (-Ti) -Cr~30% üblicherweise TiAlN/SiN +Si ++ CrAlN/SiN, AlCrTiN/SiN

Niedrige Targetkosten wenn Targets legiert Niedrige Targetkosten mit unlegierten LARC

Härte

+N 0 +C 0 TiCN üblicherweise TiAlCN + Al (+) mit Al~20-25% üblicherweise TiAlN +Al / (-C) + üblicherweise AlTiCrN +Cr -

Verminderung des internen Stresses

Schicht

Kornfeinheit

+ Komponent

Einfluss der wichtigsten Materialien auf die Eigenschaften der Schicht

+ bedeutet eine positive Änderung aus Sicht des Anwenders

X ca. bei 65%

Kritische Last beim Ritztest Erster Riss

250 Erster Riss [N] 200

188.4

Auflösung [N] 188.3

150

150

89.1

100

102.1

90.6

60

Ende des Risses: Teilauflösung

50 0

Nanoindentation

200

183.4

konventionelle PVD-Schicht

97.9

keine sichtbare Auflösung bei 200N

Haftung

- bedeutet eine negative Änderung aus Sicht des Anwenders

nACo® nACo®-MLH nACo®-Si+ nACRo® Gradient Gradient Gradient Durchschnittliche Werte min. 10 Messungen mit Abweichung; <5% Ritzlänge: 70 mm - Ritzgeschwindigkeit: 0.4 - 60 mm/min Messung auf HM K40, durch CSEM, Neuchâtel, Schweiz

Riss-Absorption durch Multilayer Struktur

Diamantnadel Film cr

Substrat 300

Härte = F/d [GPa]

Last [mN]

250 200 150 100 50 0

82

0

50

100

150

200

Verschiebung [nm]

250

300

Quelle: TOPNANO-Projekt, EPF Lausanne, Schweiz Messung der Härte durch Nanoindentation


Nanostrukturen Nanogradients Cost Advantage

Variation der Nanohärte durch Gaseinlass Production Costs with Solid Carbide Drills

Die Schichtstruktur wird kontinuierlich verändert. Die Schichtzusammensetzung kann durch Gaseinlass oder metallische Inhaltvariationen angepasst werden.

60

Härte [GPa] hoher C-Anteil für hohe Härte und Schneidenstabilität 50 40 30

TiN Deckschicht reduzierter C-Anteil für hohe Basiszähigkeit

20 10 0

0

200

400 600 Schichttiefe [nm]

Rissfreie Einkerbung von nanogradienter Schicht

Nanolayers

800

1000

Härte von Nanocomposite mit Nanolayer-Struktur

Die Schichthärte hängt von der Schichtdickenperiode der Subschichten ab. Die optimale Periode der Supergitter erhöht die Härte enorm.

Härte [GPa]

55

Nanolayer Periode

Sch ich t1 Sc hic ht Sch 2 ich t1

50

45

10 nm

Nanocomposite-Körner

40

7 nm 0

2

4

6

8 10 12 Nanolayer-Periode [nm]

14

16

18

Korngrössenvergleich: Ti1-xAlxN und nACo = Ti1-xAlxN/SiN

Modelldarstellung einer Schicht mit 5 nm Korngrösse nach einer Indentation-Eindringung von 20Ä. Die Nanocomposite-Schichten haben eine höhere Härte als die konventionellen Schichten, weil die amorphe SiN Matrix die nanokristallinen Körner umhüllt und deren Wachstum verhindert. Quelle: Paul Scherrer Institut, Villigen, Schweiz

Kristallitgrösse - c-TiAlN Phase [nm]

12 10 8 6 4

TiAlN nACo

2 0

0.3

0.35

0.4

0.45 0.5 0.55 Zusammensetzung x

0.6

0.65

0.7

Berechnet von XRD Daten durch die Scherrer Gleichung Gleiches lineares Verhalten, aber kleinere Kristallitgrössen als im Cr-basierten System

83


Basisdaten Kostenvergleich

Produktionskosten mit Hartmetall-Bohrwerkzeugen 0.20

Produktionskosten / Bohrung [CHF] unbeschichtet TiN, immer / TiAlN, immer /

0.15

nie nachbeschichtet nie nachbeschichtet

0.10

0.05

0.00

Bohren, Fräsen, Reiben 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0

70

80

90

100 110 120 130 140 Schnittgeschwindigkeit vc [m/min] Produktionskosten = Maschinenkosten + Arbeitskosten + Werkzeugkosten Kosten für den Werkzeugwechsel sind nicht einberechnet, alle Werkzeuge 10x nachgeschliffen

Typische Schichtdicken Production Costs with Solid Carbide Drills

Bohrer Schäftfräser Reibahle

0

2

4

6

8 10 12 Werkzeugdurchmesser [mm]

14

16

18

20

HM-Werkzeuge Werkstückmaterial: Werkzeugstahl - Rm=~32 HRC

Typische Schichtoberflächen LARC

®

2.42 µm

®

1.35 µm

SCiL

Sa = 0.02-0.08 µm

Sa = 0.09-0.25 µm 65.5 µm

75 µm

65.5 µm

4.2 µm

ARC

µ-ARC®

197 nm

Sa = 0.15-0.45 µm 93 µm

84

62 µm

75 µm

62 µm

Sa = 0.003-0.008 µm benötigt Nachpolieren

Gemessen durch AFM, bei einer Schichtdicke von 2µm


Konventionelle Schichten VHM-Bohrer

Standwegvergleich 60

40

Standweg [m] unbeschichtet neues beschichtetes Werkzeug nachgeschliffen nachgeschliffen+nachbeschichtet 28

51

50

27

20 10.8

7.4

4.6 0

4.6

TiN

TiAlN (Universell)

Werkstück: Radnabe, Material: 38MnV35, Rm=800 N/mm2, Ext. Kühlung: Emulsion 7%, HM K40UF d=12.6 mm, ap=13.5 mm, vc=78 m/min, f=0.25 mm/U - Quelle: Daimler, Deutschland

Aluminium Extrudieren

Standwegvergleich 2500

Standmenge; Anzahl produzierter Werkstücke 2200

2000

Anwendungen

1500 1000 500

550

TiN (1µm) + CrN (4 µm)

TiAlN (3.5 µm)

500 200 0 nitriert

CrTiN Multilayer

Schichtreihenfolge in µm: 1xTiN=1.3 - 9x(TiN=0.25 / CrN=0.4) - 1xCrN=0.35 Mat.: Al 6012; Gesamte Schichtdicke: 7.5 µm - Quelle: Metalba, Italien

Multifunktionsschicht: CrTiN Cr Ti 3

2

Ti 1

Beschichten von Fräserkopfhalterungen mit CrTiN & goldener Top-Farbe durch die π303 Konfiguration. Quelle: Fraisa, Bellach, Schweiz

Standwegvergleich • • • • •

für Stempel und Matrizen für Maschinenteile für Werkzeughalterungen für Aluminium Zerspan- und Formwkz. mit hoher Härte und Zähigkeit

• • • •

mit sehr guter chemischen Widerstandsfähigkeit mit sehr feiner Multilayerstruktur und -oberfläche mit wählbarer Top-Farbe beschichtet durch LARC®-Technologie

50 µm Schichtdicke = 4 µm

Stempel für Mobiltelefon beschichtet mit CrN Toplayer

85


Nanocomposites ® nACo : AlTiN/SiN Nanocomposites

Hitzewiderstandsvergleich

Zusammensetzung aus nicht mischbaren Komponenten. Nanokristalline Körner sind eingebettet in eine amorphe Matrix.

Härte [GPa]

60

Kobaltdiffusion von Hartmetall limitiert die thermische Stabilität des beschichteten Wkz.

50

Si3N4

40 30

~1nm

AlTiN

20

3nm

10

a -Si3N4

TiN 0

nc-AlTiN

Zahnradfräsen mit WSP

0

200

400

600 800 Temperatur [°C]

AlCrN

1000

nACo®

1200

1400

Einfluss der Schichtstruktur Schrupp-WSP

300

Schlicht-WSP

n uppe Schr

Standweg; [Räder]

Standweg; [Räder]

1 µm

Multilayer zum Schruppen: Bei dynamischer Ladung werden die Risse bei den Grenzen von den Sublayers absorbiert.

AlTiN

200 100

300

ic Schl

hten

200 100

nACo 1 µm

0

Monolayer zum Schlichten: Höhere Härte verlängert Standzeit.

Bohren

AlTiN

Gradient

nACo 0

Multilayer

Gradient

AlTiN Multilayer

Produktivitätssteigerung durch höhere Geschwindigkeit und Vorschub 180% 160%

TiAlN

140% 120% 100%

nACo

2304

200 0.43 140

0.39

80%

34050 35025

1475

4717

2.44 1.56

3146

60% 40% 20% 0%

vc [m/min]

f [mm/U]

Lm [Bohrungen] Produktivität tc/Bohrung [sec] Maschine+ vf [mm/min] WZ-Kosten/ WZ-Standzeit [€]

Werkstückmaterial: GGG40 – ap=60 mm VHM-Stufenbohrer: d=7.1/12 mm – interne Kühlung mit 70 bar - 5 % Emulsion Quelle: Sauer Danfoss, Steerings, Dänemark

86


Schwierige Zerspanaufgaben Kegelradfräsen

Standwegvergleich 700

Standweg: Menge der produzierten Räder 588

600 508 500 400

400 300 200 100 0

AlTiN

nACo® TiAlN/Si3N4

AlCrN

Fräsen von Kegelrädern mit HM Tri-Ac Schneidmessern Quelle: Gleason, Rochester, NY, USA

Bohren

Standwegvergleich 250

Standweg [%] 200

200 150 100

100

50 0

CVD Diamant-Schicht Schichtdicke: 10 µm

Nanocomposite: C7

Werkzeug: d=10/12mm VHM-Bohrer Kompositmaterial: Kohlefaser / Aluminium Quelle: Unimerco, Lichfield, England

Turbinenfräsen

Verschleissvergleich 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05

Verschleiss [µm]

Ti(C,N)+(Ti,Al)N+TiN nACo®

0 ap

200

400 Schnittlänge [mm]

600

800

Material: IN100 - Nickel Basis - 12Cr-18Co-3.2Mo - 4.3Ti-5.0Al-0.8V-0.02B-0.06Zr Werkzeug: HM-WSP - Minimaster MM12; D=12 mm, r=2 mm, z=2 vc= 21 – 30 m/min, fz= 0,05 mm, ap=20 mm, ae=3 mm, Turbinenfräsen Quelle: EU F&E Projekt Macharena - Volvo Aero Norge AS

87


Nanocomposites ® nACRo :AlCrN/SiN Spritzgiessen

Aluminium-Spritzgiessen mit Dedicated Multilayer-nACRo 200

Standweg [%]

150

150

100

100

50

0

AlCrN

nACRo

Quelle: Gibbs Die Casting Ltd. Retsag, Ungarn

Drehschmieden

Standmengenvergleich Standmenge [Werkstücke]

900'000 800'000 700'000 600'000 500'000 400'000 Durchschnitt 294'948 Stücke

300'000 200'000 100'000 0

1

2

3

4 5 6 verschiedene Marktschichten

7

8

nACRo

Quelle; GFE, Schmalkalden, Deutschland Fa. Thyssen Krupp Presta Ilsenburg, Deutschland

Zerspanvolumen bis Standzeitende [cm ]

Standwegvergleich in Inconel 718 3

Nutenfräsen

1000 µm

1000 µm

88

35.0 30.0

AlCrN TiAlN AlTiN nACo® nACRo®

25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0

Durchschnitt Werkzeuge: FRAISA 5325.450 NX-V, Ø10 mm z=4, Helix-Winkel 38/41° ae=10 mm, ap=2.5 mm, vc=25m/min, fz=0.025 mm Quelle: EU F&E Projekt MACHERENA


Anwendungen Stanzen

Standmengenvergleich Standmenge: Anzahl der gestanzten Gurtschnallen

140

120000

120 100 80 60

50000

40

25000

20 0

TiCN

AlTiN + PLC

nACVIc®

Material: Ck45, 3.0 mm - Quelle: Brano - Liss, Roznov, Tschechische Republik

Drehen PCBN-WSP

Standwegvergleich Verschleiss VBmax

0.250 0.200 0.150 0.100

HM-WSP

HM unbeschichtet 0.050

PCBN HM: nACRo® beschichtet 0

1000

2000

3000

4000

5000

Drehweg [m] Material: Somaloy SMC550; Leicht magnetisches Kompositmaterial vc = 700 m/min, f = 0.1 mm/U - ap = 0.2 mm Gemessen von IWF, TU Berlin, EU F&E Projekt PM-MACH

Sägen

Standmengenvergleich 60000

Standmenge: Anzahl der gesägten Teile; mit einer Toleranz von ±0.2mm 50000

50000 40000 30000 20000 13000 10000 2000 0

AlTiN

nACo® AlTiN/Si3N4

nACRo® AlCrN/Si3N4

VHM-Sägeblätter, Ø 125 x 3.6 mm, z=100 – gesintertes Werkstückmaterial: Co1 n =300 U/min - vf=800 mm/min - ap = 35 mm, Kühlung: Emulsion 7% - Quelle: Prétat, Selzach, Schweiz

89


TripleCoatings3® &

Coatings4®

TiXCo3®

nACRo3®

SCiL ®

nACo3® BorAT®: AlTiN/BN

DLC-V ® Ic

o nAC

AlCrN3®

Ro C A n

®

BorAC : AlCrN/BN

AlTiN3® CrTiN3® 90

CROMVIc2®

TiXCo 3 ®


AlTiCrN4®

4

iN T r C l 4® : A ALL rN C i T Al AlCrN Dedic ated

TiXCo4®

Triple-

nACo 4 ® X

TiXCo 3 ®

ALL4®: ® AlCrTiN4

nACRo4®

nACo4® nACoX4® 91


Kathodenkonfigurationen

® 3 TripleCoatings

CrTiN3®: Für Umformen CrTiN - Cr/TiN-NL - CrN oder TiN Alle Maschinen : 1: Ti – 2: Al – 3: Cr – 4: keine – 5: keine : 1: Ti – 2: Al – 3: Cr – 4: Ti/Cr – 5: Ti/Cr

AlTiN3®: Für universellen Einsatz TiN - AlTiN-G - AlTiN-NL Alle Maschinen : 1: Ti – 2: Al – 3: Cr – 4: keine – 5: keine : 1: Ti – 2: Al – 3: Cr – 4: AlTi33 – 5: AlTi33 3®

AlCrN : Für Trockenzerspanung abrasiver Materialien CrN - Al/CrN-NL - AlCrN : 1: Al – 2: Cr : 1: keine – 2: Al – 3: Cr : 1: keine – 2: Al – 3: Cr – 4: AlCr30 : 1: Ti – 2: Al – 3: Cr – 4: AlCr30 – 5: AlCr30 AlCrN3®+: AlCrN3® gedopt mit Titan: TiN - AlTiN - Al/CrN-NL : 1: Ti – 2: Al – 3: Cr – 4: AlTi33

AlTiCrN3®: Für Trocken- und Nasszerspanung Ti(Cr)N - Al/CrN NL - AlTiCrN : 1: AlCr30 – 2: Ti : 1: Ti – 2: Al – 3: Cr : 1: Ti – 2: Al – 3: Cr – 4: keine

nACo3®: Für universellen Einsatz, Drehen, Bohren TiN - AlTiN - nACo : 1: Ti – 2: AlSi18 – 3: Al : 1: Ti – 2: AlSi18 – 3: keine – 4: AlTi33

nACRo3®: Für Superlegierungen, Fräsen, Abwälzfräsen CrN - AlTiCrN-ML - nACRo : 1: keine – 2: AlSi18 – 3: Cr – 4: AlTi33 : 1: Ti – 2: AlSi18 – 3: Cr – 4: AlTi33

TiXCo3®: Für superharte Bearbeitung, Fräsen, Bohren TiN - nACo - TiSiN : 1: Al – 2: TiSi20 : 1: Ti – 2: Al – 3: TiSi20 : 1: Ti – 2: keine – 3: TiSi20 – 4: AlTi33 : 1: Ti – 2: Al – 3: TiSi20 – 4: AlTi33 92

TripleCoatings3®


Coatings4® ALL4®: AlCrTiN4®: Für Nass- und Trockenbearbeitung CrTiN - AlCrTiN-G - Al/CrN Multilayer - AlCrTiN - (CrCN optional) :1: Ti – 2: Al – 3: Cr – 4: AlCr30 :1: Ti – 2: Al – 3: Cr – 4: AlCr30 – 5: AlCr30

ALL4®

: Dedicated für grosse Abwälzfräser

CrTiN - AlCrTiN-G - Al/CrN Multilayer - AlCrTiN - (CrCN optional) : 1: CrTi15 – 2: Al – 3: Cr – 4: keine : 1: CrTi15 – 2: Al – 3: Cr – 4: keine

AlTiCrN4®: Für Gewinden und Umformen CrTiN - AlTiCrN-G - Al/CrN Multilayer - AlTiCrN - (CrCN optional) :1: Ti – 2: Al – 3: Cr – 4: AlCr30 :1: Ti – 2: Al – 3: Cr – 4: AlCr30 – 5:AlCr30

nACo4®: Für universellen Einsatz, Drehen, Bohren TiN - AlTiN-G - AlTiN-NL - nACo : 1: Ti – 2: Al – 3: AlSi18 – 4: AlTi33 : 1: Ti – 2: Al – 3: TiSi20 – 4: AlTi33 – 5: AlTi33

nACRo4®: Für Superlegierungen, Fräsen, Abwälzfräsen CrN - AlCrN-G - AlCrN-NL - nACRo : 1: AlSi06 – 2: Al – 3: Cr (nACRo4®) : 1: AlSi06 – 2: Al – 3: Cr – 4: keine (nACRo4®: 1: Cr – 2: AlSi18 – 3: Cr – 4: AlCr30 : 1: keine – 2: AlSi18 – 3: Cr – 4: AlCr30 – 5: AlCr30

)

TiXCo4®: Für superharte Bearbeitung TiN - nACo-G - nATCRo-ML - TiSiN : 1: Ti – 2: Al – 3: TiSi20 – 4: AlCr30 : 1: Ti – 2: Al – 3: TiSi20 – 4: AlTi33 – 5: AlTi33

nACoX4®: Für HSC Trockendrehen und Fräsen TiN - AlTiN - nACo - AlCrON : 1: Ti – 2: AlSi18 – 3: AlCr45 – 4: AlTi33 : 1: Ti – 2: AlSi18 – 3: AlCr45 – 4: AlTi33 – 5: AlTi33

93


TripleCoatings3® ® nACo3® & nACRo3 Unterbrochenes Trockendrehen mit beschichteten Keramik-WSP durch nACo3® Max. Anzahl von Schnitten bei VBmax = 0.2 mm

14

13

12 10 8 6

3

4

4

2

2

1

1

1

PVD-1

CBN-1

CBN-2

0 CVD-1

CVD-3

CVD-2

nACo3®

Material: Gusseisen, ADI 900, ≈325 HBWT2,5/187,5 WSP: CNGX 120716 Keramik - vc=270 m/min, f = 0.4mm - ap=2mm, trocken Getestet von GFE, Schmalkalden, Deutschland

2 Mikrodüsen

TripleCoatings3® im Standzeitvergleich zur CVD-Schicht 700 600 Verschleiss; VB [µm]

Trockendrehen

500 400 300 200

PVD-TiAlN CVD-TiN/Al203/TiCN nACo3

100 0

0

200

400

600

800

1000

Drehzeit [sec] Material: rostfreier Stahl AISI 316L - WSP: Sandvik CNMG 12 04 08 vc=290 m/min- ap=0.8 mm - f=0.24 mm/U - Trocken Standwegkriterien: VBmax ≤ 300 µm - KTmax ≤ 130 µm - N8 (Ra<3.2µm – Rz<12.5µm) Quelle: EIG, Genf, Schweiz

Drehen - Einstechen

Standmengenvergleich Standmenge [Produktionstakte]

160 140 120 100 80 60 40 20 0

94

140 120

114

AlCrTiN4

nACRo4

106 80

AlCrN basierte Marktschicht

AlCrN3

nACo3

Material: Turbinengehäuse – Gusschromstahl D1123A0 als GX40N9CrSiNb38-19 (1.4849), aber reduzierter Ni-Gehalt vc= 63 m/min – f=0.1 mm/U – Minimalschmierung – Getestet von Daimler, Stuttgart, Deutschland


Anwendungen

VB [µm]

Standwegvergleich beim Fräsen mit QuadCoatings4® 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

AlCrN Marktschicht AlCrN+ Marktschicht AlCrSiN Marktschicht nACRo3® ALL4®=AlCrTiN4® 0

50

100 150 Fräsdauer; Tc [min]

200

250

Werkzeuge: VHM-Schaftfräser – d=8 mm – z=4 - ap=5 mm – a=3.5 mm – vc=110 m/min – f=0.24 mm/U – Werkstückmaterial: DIN 1.2085 – X33CrS16 – 31 HRC – externe Minimalschmierung

Bohren

Standwegvergleich 2000

Anzahl Bohrungen 1678

1500 971

1000

764

867

TiAlN (1)

TiAlN (2)

650

500

0

nACRo3

TiAlSiN

AlTiN+

VHM-Bohrer Ø 8 mm - DIN6539-D8 - Werkstückmaterial 42CrMoV - HRC 30~32; kontinuierlicher Schnitt - Bohrtiefe ap=24 mm - Vc 150 m/min - 5968 U/min - Vorschub/U f=0.15 mm; Vorschubrate vf=895 mm/min - Kühlmittel 8% - Quelle: TDC Dalian, China

Fräsen mit Kühlung

nACRo3®: Höchster Widerstand gegen Temperaturänderungen 30

Standzeit; Tc [min] 24

25

20

20 15

12

12

12

12

10 4

5 0

AlCrN

nACRo3

nACoX3 dünn

nACoX3

Markt 1

Markt 2

Markt 3

Werkzeug: Fräskopf mit SDMT-WSP - Kühlung: Emulsion Material: Rostfreier Stahl - A500 = <1.4301> X5CrNi18-10 vc = 200 m / min - n = 1273 U/min - ap = 3 mm - ae= 32 mm - fz = 0,2 mm

95


® 3 Coatings Triple ® 3 TiXCo for Hard Cutting Fräsen mit TiXCo3®

TiSiN (Si>20%) in gehärtetem Stahl mit 54 HRC 300 Verschleiss VB durchschnittlich [µm]

Marktschicht TiXCo3®

250 200 150 100 50 0

0

10

20

30

40 50 60 70 80 Zerspandauer [min] Material: Kalter Arbeitsstahl - 1.2379 - SKD11 - Werkzeug: d=10 mm - z=2 vc=100 m/min - ap=0.3 mm - ae=5.5 mm - fz=0.165 mm - MMS

Verschleissvergleich

Superhart-Fräsen

Verschleiss; VBmax [µm]

0.4 0.35

0.31

0.3 0.25 0.2

0.16

0.15 0.1 0.05 0

Spezielle Marktschicht TiXCo3 zum Hartfräsen Werkstückmaterial: X210Cr13, 1.2080, 64 HRC - Werkzeug: VHM-Kugelkopffräser - d=6mm n= 16’820 1/min - ap=0.09 mm - ae=0.06 mm - f=0.1 mm/U Kühlmittel: Kaltluft 5 bar - Entwickelt und getestet für HyoShin, Südkorea

Verschleissvergleich

VB [µm]

Superhart-Fräsen 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0

183

102

VBave

97

86

72

67

60

VBmax

44

AlTiN (Markt)

AlTiN + AlCrN (Markt)

nACRo3

®

TiXCo3

®

Torus Schaftfräser in Kaltarbeitsstahl X210Cr12 (1.2080) - 61.5 HRCø 8 mm - z=4 - ap=0.1 mm - ae=3 mm vc=100 m/min n=4000 min-1 - fz=0.2mm - vf=3200 mm/min - trocken - Quelle: Entwicklungsprojekt LMT Fette-PLATIT

96


Anwendungen der PL1011 Abwälzfräsen

Standwegvergleich 6000

Standweg [Werkstücke] TiAlN

AlCrN

AlTiCrN3®

5000 4000

2775

1000 0

1-3

4-6

7-9 Werkzeugnr.

Abwälzfräsen

4650

2000

3300

3000

10 - 12

Durchschnitt Streuung Werkstück Mat.: 34CrNiMo6 (1.6582) vc=45m/min, fn=0.12 mm/U, RPM=500 Kühlung: Öl - Quelle: Unimerco, Sund, Dänemark

Standwegvergleich Verarbeitete Teile 1000

1000 800

800 600 400 200 0

AlTiCrN3®

AlCrN

Verarbeitung von Planetenrädern; Werkstück Mat.: 212 M; Breite des Werkstücks: 63 mm Werkzeuge: HSS Schneidräder ø95 x 150 mm Schruppen: vc=120 m/min - f=2 mm/U Schlichten: vc=140 m/min - f=1.5 mm/U Standwegkriterium: Serie von 200 Teilen ohne Profilversatz (sehr kleine Toleranz)

Sägen

Standwegvergleich 7000

Standweg [Werkstücke] 6500

6000 5000 4000

4000 3000 2000 1000 0

1000

unbeschichtet AlTiN AlTiCrN3® Material: 4140, H13, S7, D2, A2, Stahlteller - Wkz.: Sägeblätter, HM-Wkz. 22" x 70" RPM=42; SFPM=242 Kühlung: Emulsion; Quelle: Tru-Cut, Cleveland, USA

97


Coatings4®

160 140 120 100 80 60 40 20 0

Al: Hitzewiderstand: Cr: Zähigkeit + abrasiver Verschleisswiderstand: Al/Cr/Ti: Nanolayer: Zähigkeit: Ti: Ausbruch-Risiko: Bor: Chemische Stabilität: (AlCrN+ AlCrN3-NL AlCrSiN AlCrN3-NL AlCrN/SiN)4 (optimiert) (Markt) (standard) Si

NL

(AlCrN+ AlCrTiN)4 Ti Bor

0

10

50 30 40 60 Standweg / Zahn [m] HSS Abwälzfräsen - mn = 2.31, vc = 150 m/min, fa = 1.69 mm/U, zo = 5, trocken Gemessen durch den 1-Zahn Test der Universität Magdeburg, IFQ, Deutschland

20

Standwegvergleich bei trockenem Abwälzfräsen

Abwälzfräsen Spanflächenverschleiss auf AlCrSi-basierter Marktschicht mit einer Dicke von 3.9 µm nach Standwegende Lf = 24 m

Spanflächenverschleiss auf nACRo4® mit einer Dicke von 4.0 µm nach Standwegende Lf = 32 m

50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

Standweg [m/Zahn]

Flank wear [µm]

Verwendung von Schichtmaterialkomponenten zur Leistungssteigerung

500 µm

48.2

32 24

22

14

AlCrSi basierte Marktschicht dünn (3.3 µm)

AlCrSi basierte Marktschicht dick (3.9 µm)

AlTiCrN3

nACRo4 dick (4 µm)

ALL4: AlCrTiN4

Mat. : 20 MnCrB5 - m=2.7 Werkzeuge: 2-Zahn - PM-HSS - vc=150 m/min - fa=1.7/Werkstückumdrehung - 5-gängig Gemessen an der Universität Magdeburg, Deutschland

Fräsen

Verschleissvergleich beim Hartfräsen mit WSP 250

Durchschnittsverschleiss: VB [µm] AlTiN + TiSiN Marktschicht 1

200

AlTiN + AlCrN Marktschicht 2

150

TiAlN + AlCrN Marktschicht 3

100

Verbesserte AlTiN-L Marktschicht 4

50 0

98

TiXCo4 nACo4 0

141

282 423 Fräsweg: Lf [m] Werkstück: Wellenprofil - Material: X155CrVMo12 - 1.2379 - gehärtet auf 55 HRC - Kühlung: IK-Luft Werkzeug: WPR 16-SF - vc=240 m/min - fz=0.2mm - vf=1910 mm/min - ap=0.2mm - ae=0.3mm Getestet von LMT-Kieninger, Lahr, Deutschland


Anwendungen Bohren

Standwegvergleich in hochlegiertem Stahl 80

Standweg [m]

70.2

70 60 50

47.6

45.3

40

31.7

30 20 10 0

Fräsen

nACo3 AlCrN1 TiXCo4 TiAlSiN2 Marktschicht Marktschicht Werkstückmaterial: X155CrVMo12 - 1.2379 - Rm=1150 N/mm2 - Kühlmittel: Emulsion 7% Werkzeug: HM-Bohrer: Ø 6.8 mm; Schneidenpräparation: 50 µm - Schichtdicke: 3 µm vc=70 m/min - f=0.16mm/U - ap=15 mm - Getestet durch GFE, Schmalkalden, Deutschland

Verschleissvergleich im Warmarbeitsstahl, 54HRC 160

Verschleissvergleich nach 27 m Fräsen [µm] VB [µm]

142

140

Eckenverschleiss [µm]

124

120

100

100 80 55

60

55

70

60 35

40

38 20

20 0

Spindeldrehmoment gemessen in hochfestem Stahl 18

Max. Drehmoment (Nm)

Gewindeformen

AlTiN2 AlCrN2 TiXCo4 AlCrN/TiSiN3 Marktschicht Marktschicht Marktschicht Werkzeug: VHM-Fräser - d=8 mm - vc=100 m/min - ap=4 mm - ae=0.03 mm Kühlmittel: Emulsion - Schichtdicke: 2 µm - Schneidenradius: 7 µm - Schnittlänge: 27 m Werkstückmaterial: Warmarbeitsstahl - 1.2344 / SKD61 - 54 HRC Quelle: Werkzeughersteller, China

TiCN2 Marktschicht

vc = 20 m / min

15

12

9

6

AlCrN Markschicht AlTiCrN4-Tribo TiN Referenz Markschicht 0

250

500 Anzahl Gewinde

750

Werkstückmaterial: 40CrMnMo7 - Rm= 945 N/mm2 Tool: M8-InnoForm1-Z - HSSE 23/1 – Ø7.4 – ap=1.5xd - Minimalmengenschmierung (MQL) 99


Oxide und Oxinitride Coatings4® als Ziele der oxidischen und oxinitridischen Schichten Trennung von Werkzeug und Werkstück zur Verminderung der chemischen Affinität in trockenen Zerspanprozessen bei hoher Temperatur Verschleissschutz • gegen adhäsiven Verschleiss • gegen abrasiven Verschleiss • stabil gegen weitere Oxidation, Vermeidung von Oxigendiffusion • chemische und thermische Isolierung

Reibungsreduzierung • bei Temperaturen über 1000°C • Reduzierung von Aufbauschneiden und • Reduzierung von Materialinterdiffusion in der tribologischen Kontaktzone • chemische Indifferenz

Schichtarchitektur • Sandwich wie bei CVD • Metallnitride notwendig um Risse und plastische Deformation zu vermeiden

Eigenschaften von nACoX4®

Schichtarchitektur

• Verhältnis Nitrogen zu Oxigen: Decknitride; AlCrN, TiAlN, optional N/O: 50/50% – 80/20% Oxide oder Oxinitride; (Al,Cr)2O3 - (Al,Cr)(O,N) • Typische Schichtdicke Nanocomposite; nACo, nACRo auf WSP zum Drehen: 4 - 18 µm • Typische Gesamthärte: 30 GPa Nitride; AlCrN, TiAlN • Typischer Young's Modulus: ~400 GPa Haftlayer Hartmetall

Tiefenprofile von nACoX4® 100

C

Konzentration [at%]

90

EDX-(Energiedispersive Röntgenspektroskopie) Schichtkarte, welche die Verteilung der Elemente in der Tiefe der Schicht zeigt

80

N

70

O

60

Al

50 Si

40 30

Ti

20

Cr

10

Fe

0 0.0 Schichtoberfläche 100

1.0

2.0 3.0 Tiefe [µm] Schicht

4.0

5.0 Substrat

Gemessen von Fraunhofer Institut, Braunschweig. Deutschland


Anwendungen OXI-Option: Oxydische Quad-Schichten vs. CVD beim Drehen hochlegierter Stähle Verschleissmarkenbreite VB [µm]

nACoX4® PVD 3 µm

nACoX4® PVD 6 µm

CVD

800 700

nACoX4® PVD 9.5 µm

+ 77% Eingriffszeit

600 500 400 300 200 100 0

75

175 150 200 125 225 250 ~35 Takte ~62 Takte WSP: WNMG – vc=110 m/min – f=0.4mm – Schnittlänge/Takt: 6.42 m Material Ni-Stahl – Rm=620 N/mm2 – Kühlmittel: MMS Quelle: Daimler AG, Stuttgart, Deutschland

0 50 25 Eingriffszeit [sek]

KMUs können mit eigenen, dicken PVD-OXISchichten gegen CVD mehr als mithalten!

100

Bohren in schwer zerspanbarem Gusseisen mit Oxinitridschichten 4.5 4

Zr-O-N mit Gradient Triple-Struktur Schleifball-Durchmesser [mm]: 30 300 U/min 120s Schichtdicke: 7.260 µm

4.2 3.55

Standweg [m]

3.5 3 2.5

1.75

2

1.5

1.5

1.2

1 0.5 0

0.2 4®

nACoX O/N: 10/90

nACoX o/N: 40/60

TiAlN ZrON unbeschichtet O/N: 40/60 basierte Schicht Mat.: ADI 900 – Werkzeug: HM-Bohrer d=6.8mm vc=120 m/min – f=0.3 mm/U – ap=15mm - internes MQL Quelle: GFE, Schmalkalden, Deutschland

ZrON O/N: 30/70

Profilfräsen mit WSP - Schruppen Verschleiss VB-Durchschnitt [µm]

Verschleiss nach T=60 min 500 400

405

300 205

200

140

100 0

AlCrN3

nACo3

nACRo3

105

nACoX4

Material 1.2379 – Rm =1000 N/mm2 vc=240 m/min – fz=0.4mm ap=1.5 mm - ae=1 mm Kühlmittel: interne Luft

101


®

SCiL Schichten und Anwendungen Oberflächenrauigkeitsvergleich: Schichtdicke in beiden Fällen: 2 µm Alpha = 45°

Beta = 30°

Alpha = 45° Beta = 30°

2.99 µm

0.366 µm

86.3 µm

86.1 µm

86.3 µm

86.1 µm SCiL® Oberfläche Sa= 0.0162 µm – Sz=0.311 µm

ARC Oberfläche Sa= 0.1627 µm – Sz=2.087 µm

Sputterleistung: Bis zu 30kW Keine säulenförmige Struktur Reaktive und nicht-reaktive Prozesse Wachstumsrate in reaktivem Prozess: ≈ 2 µm/h in Dreifach-Rotation Applikationsfelder: Tiefbohren, Gewinden, dekorative Schichten

Drehmoment- und Kraftvergleich Mc; Drehmoment [%]

Gewindeformen

250 200 150 100 50 0

Drehmoment TiCN-ebeam TiCN-SCiL 0

1

2 3 ap; Gewindetiefe [mm]

4

5

Topschicht Kernschicht Haftschicht TiCC TiCN Ti - TiN Gesamtdicke [µm] 1. Schichtdicke [µm] 2. Schichtdicke [µm] 3. Schichtdicke [µm] 2.59 0.41 1.02 1.16

SCiL®-Option: Fräsen

Ff; Vorschubkraft [%]

Werkzeuge: M3 - vc=10mm/min - MMS Material: Edelstahl; SUS 304 - X2CrNi19-11 Die Aufbauschneide mit SCiL ist kleiner als mit eBeam

200 150 100 50 0 -50 -100

Vorschubkraft TiCN-ebeam TiCN-SCiL ap; Gewindetiefe [mm]

Vergleich der Aufbauschneiden bei Aluminiumzerspanung Production Costs with Solid Carbide Drills Zr

O

Al

29

108

Ti

O

Al

31

102

87

27

12

W

59

C

O

Al

W

87

10

W

47

18

211 X EDX - Häufigkeit der einzelnen Elemente: DLC3® beschichtet mit p

102

Segmentierte TiB2-Kathode ® für SCiL -Technologie

SEM und EDX nach 283 m Standweg Material: 3.4365 AlZnMgCu1,5 - Werkzeug: Torus Schaftfräser ø12mm – r=2.5mm – z=2 vc=377 m/min – ae=5mm – ap=6mm – fz=0.2 mm/U


®

LACS Anwendungen

se

d

30

80 60 40 Al, Cr-basierend 20

LACS-AlCrN/BN

0 4

-A lC rN /B N

r-b a

Bor Effekt

+30%

+13% 20

24.9 10

19.2

17.0

ALL4

0

8 12 16 Gefräste Zahnräder

20

0 Referenz Al, Cr-basiert

24

BorAC® LACS® AlCrN/BN - ML

ALL4

1-Zahn-Abwälztest mit PM-HSS - Alle Zähne gerundet mit Nassstrahlen, R = 15 - 18 µm Schichtdicke für alle drei Varianten durch Calo-Test, d = 4 µm LACS-AlCrN/BN schützt gegen Kraterverschleiss am besten vc=180 m/min - fa=3.6 mm/U, max. Spandicke = 0.20 mm

LA CS

AL L4

Al ,C

100 Standweg [m/Zahn]

Breite des Flankenverschleisses [µm]

BorAC® - Abwälzfräsen mit Bor gedopt in AlCrN-ML

BorAC® - AlCrN/BN: Zerspanleistung beim Fräsen 2.50

Zerspanleistung beim Fräsen [min/µm] 2.34

2.16

2.07

2.07

2.00

1.89 1.47

1.50 1.00 0.50 0

BorAC®

nACRo4®

AlCrN3®

AlCr-ML

AlTiN3®

AlCrN Marktschicht Mat.: Werkzeugstahl – 1.2085 – X33CrS16 – HRC 29.2 – ap=5 mm – ae=02.5 mm – vc=120 m/min Werkzeuge: d=8 mm – Fraisa NX-V Torus – d=2.2 mm – z=4 – fz=0.06 mm/Zahn – MQS Durchschnittsverschleiss = (Max. Rundphasenverschleiss + VBmax (Freiflächenverschleiss) + Stirnschneidenverschleiss + Eckenverschleiss) / 4 (

)

BorAT® - AlTiN/BN: Verschleissverhalten beim Bohren 0.50 0.45

AlTiSiN-2 Marktschicht

0.40

TiXCo4

AlTiSiN-1

VBmax [mm]

0.35 0.30

TiXCo3

0.25

nACo4-1

0.20

nACo4-2

0.15

AlTiSiN-1 Marktschicht

0.10 0.05

0

BorAT

®

Bohrer Schneiden-Verschleiss nach 2178 Bohrungen

BorAT® 0.0

5.0

10.0

15.0

45.0 25.0 35.0 20.0 30.0 40.0 Standweg [m] Mat.: Vergütungsstahl – 1.7225 – 42CrMo4 – HRC 30 – ap=18 mm – vc=120 m/min Werkzeuge: HM-Bohrer – d=6.8 mm – Schlenker GmbH – z=2 – f=0.15 mm/U – MQS Gemessen von GFE, Schmalkalden, Deutschland103

SCiL & LACS

Zerspanleistung gemessen und berechnet als Zerspanzeit [min] / durchschnittlicher Verschleiss [µm]


Anwendungen mit Schichten Entwickelt von/mit PLATIT-Anwendern Abwälzfräsen

Standmengenvergleich 6000

Standmenge [Zahnräder] 4750

5000

4400

4400

4500

AlCrN

AlTiCrN

nACRo AlCrN/SiN

5300

4000 3000

2500

2000 1000 0

AlTiN

nACo AlTiN/SiN

AlTiCrN3

Material: 100Cr6 800-900 N/mm2 - Werkzeuge: HSS-PM4 - Modul=2.5 - vc=150 m/min Entwickelt von Liss, Roznov, Tschechische Republik

Gewindeformen

Standwegvergleich 180%

Standweg [%]

160%

170%

140% 120%

100%

100% 80% 60% 40% 20% 0%

Marktschicht

Fette Protec Power Werkstücke aus hochfesten Materialien Entwickelt von LMT Fette, Schwarzenbek, Deutschland Quelle: Werkzeugtechnik: 117 – Nov/2010 – p.71

Gewindebohren

Standwegvergleich 180%

Standweg [%] 154%

160% 140% 120% 100%

100%

80% 60% 40% 20% 0% Marktschicht

Fette Polaris Werkstückmaterialien: Guss und Nichteisenwerkstoffe Entwickelt von LMT Fette, Schwarzenbek, Deutschland Quelle: Werkzeugtechnik: 117 – Nov/2010 – p.71

104


Anwendungen Fräsen im Gesenk- und Formenbau Verschleissvergleich nach 1 h Schruppfräsen 250

Verschleiss: VB-mittel [µm] 220

200 150 110 100 50 0

Nanomold gold

AlCrN 2

Werkstückmaterial: Kaltarbeitsstahl - Rm=1000 N/mm - WSP: WPR 16 AR - vc=240 m/min n=4775 1/min - fz=0.4 mm - vf=3820 mm/min - ap=1.5 mm - ae= 1.0 mm Entwickelt mit LMT Kieninger, Lahr, Deutschland

Feinstanzen

Verschleissvergleich bei der Herstellung von Getriebeteilen

AlTiSiN Referenz FeinAl+ Werkstückmaterial: 16MnCr5 - Rm: 440 N/mm2 - Werkstückdicke: 5.6 mm Quelle: Feintool, Lyss, Schweiz

Spritzgiessen

Standwegvergleich Dedicated Coatings

Gesenkkern für Aluminiumlegierungen für die Autoindustrie nach der Herstellung von 15 000 Werkstücken

Plasma nitriertes Werkzeug

Werkzeug beschichtet mit ALLWIN, Cr-Al-Si basierte Schicht Schichtdicke: 2 bis 3 µm Länge der Werkzeuge 180-200 mm - Durchmesser der Werkzeuge: 15-25 mm Entwickelt von SHM, Sumperk, Tschechische Republik 105


Anwendungen mit Schichten Entwickelt von/mit PLATIT-Anwendern Verschleissvergleich beim Abwälzfräsen mit PM-HSS Werkzeugen 160

0

4

2

Standweg: Lmz [m/Zahn] 8 10 12

6

14

18

16

20

VBmax [µm]

VBmax=130µm 120

AlTiN

AlCrN Nanosphere

80 40 0

5

0

15 10 20 Anzahl produzierter Getriebe

30

25

Mat.: 20MnCrB5 - Wkz: PM-HSS - m=2.7 - Abwälzfräsen - vc=220 m/min - fa=3.6 mm – trocken Quelle: IFQ Magdeburg im Entwicklungsprojekt LMT-Fette - PLATIT Die patentierte Nanosphere-Schicht ist das Ergebnis eines Entwicklungsprojektes, exklusiv für LMT-Fette

Kraterverschleissvergleich beim Abwälzfräsen mit PM-HSS Werkzeugen 60 Kraterverschleiss (µm)

Abrasive "Politur" Vb_max Ausbröckelung Flankenverschleiss Kraterverschleiss

vc=205 m/min vc=235 m/min

45 30 15 0

AlCrN-Monolayer

TiAlN AlTiCrbased AlCrN Nanosphere

200

220 vc (m/min)

240

Mat.: 20MnCrB5 - Wkz: PM-HSS - m=2.7 Abwälzfräsen - vc=220 m/min - fa=3.6 mm - trocken Quelle: IFQ Magdeburg im Entwicklungsprojekt LMT-Fette - PLATIT

Nanosphere

B niedriger Al-Gehalt Nanosphere: Nanolayer in Multilayer Cr

Al Periode

106

Periode ~7 nm Bestimmt durch die Kathodenkonfiguration

300 250 200

220

100

280

vc

80

70 wear

150

60

40

100

20

50 0

60

AlCrN-Layer

Nanosphere

0

Durchschnittlicher Verschleiss: VB µm

A hoher Al-Gehalt

Schnittgeschwindigkeit: vc [m/min]

Technologischer Vergleich beim Abwälzfräsen mit HM-Wkz

Mat.: 16MnCr5 - Wkz: HM K30 - m=3 - b=40.5 mm - z=27 f=2.0 - 2.1 mm - Nasskühlung mit Emulsion Quelle: Fette-LMT - Industrietest bei deutschem Autohersteller


Anwendungen Fräsen

Standweg in Warmarbeitsstahl 600

Standweg; Lm [m] 600

500 400

400 300 200

200 100 0

Formfräsen

TiAlN

calidus - AlTiN igneus - nanocomposite Werkstück Material: X40CrMoV5 – 1.2344 – Rm=1100 N/mm² Werkzeuge: d=12mm - VHM-Fräser mit Eckradius r=2mm vc= 218 m/min – f=0.26mm - ap=0.5mm – ae=8mm – Emulsion 7% Quelle: Schlenker, Böbingen, Deutschland

Standwegvergleich 250 TiAlCN-Markt 200

TiAlCN-p

208

180

180

150 100

100 65

56 50 0

Lf [m] Lf [m] Lf [m] bei Rundphasenbei Eckenbei Spanflächenverschleiss = 50 µm verschleiss = 75 µm verschleiss = 75 µm HM-Fräser Ø10mm, z=4, Stahl 34CrNiMo6 (30 HRC), Kühlung: MQL; Minimalmengenschmierung - Getestete Wkz.: 2x4 Quelle: Carmex, Maalot, ISR

Haftlayer 0 CBN

Haftlayer 2 Haftlayer 1 CBN

Gradient Haftlayer CBN

4000 3000

4955 3233

2883

TiN

5370

3340

2000 1000 ® nACo3 mit Gradient Interface-3

® nACo3 mit Multilayer Interface-2

0 ® nACo3 mit Monoblock Interface-1

Haftlayer mit unterschiedlichen Interfaces Multilayer Schicht; AlTiN Toplayer; nACo

6000 5000

unbeschichtet

Standweg: Lf [m]

Hartdrehen mit beschiteten CBN-WSPs mit spezieller Haftstruktur für nACo3®

Mat: 100Cr6 - 63 HRC - vc=140 m/min - f=0.12mm ap=0.2mm trocken - Quelle: GFE, Schmalkalden, Deutschland

107


PLATIT-DLC-Schichten Diamond-like Carbon (DLC) ist eine metastabile Form von amorphem Kohlenstoff mit signifikantem Anteil von sp3Bindungen. Es kann eine hohe mechanische Härte, chemische Inertanz, optische Transparenz, glatte Oberfläche und einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweisen. Seit ihrer Entdeckung in den frühen 1950ern, sind DLC Schichten als eine der wertvollsten Verarbeitungsmaterialien für verschiedene industrielle Anwendungen der Mikroelektronik, Optik, Biomedizin, des Transportes und des Maschinenbaues. Während der letzten zwei Jahrzehnte fanden die DLC-Schichten Einzug in alltägliche Geräte, von Rasierklingen bis hin zu magnetischen Speichermedien. 100 Diamond

Härte; GPa

80 60 40

Superharte nc-Schichten Hartschichten

DLC

20 0

Soft Coatings

0.1

0.3 0.5 0.7 Reib-Koeffizient

Anstatt der Verwendung des Begriffes DLC, wird amorphe Kohlenstoff-Schichten vorgezogen, um die Verwechslung mit Diamantschichten zu vermeiden, welche per Definition Kristalline sind. Diese amorphen Kohlenstoff-Schichten sind in 7 Kategorien eingeteilt: a-C Wasserstofffreier amorpher Kohlenstoff ta-C Tetrahedral-gebundener wasserstofffreier amorpher Kohlenstoff a-C:Me Metall-gedopter wasserstofffreier amorpher Kohlenstoff (Me= W, Ti) a-C:H Amorpher Kohlenstoff mit Wasserstoff ta-C:H Tetrahedral-gebundener amorpher Kohlenstoff mit Wasserstoff a-C:H:Me Metall-gedopter amorpher Kohlenstoff mit Wasserstoff (Me=W, Ti) a-C:H:X Nichtmetall gedopter amorpher Kohlenstoff mit Wasserstoff (X=Si,O,N,F,B) 2

3 1 DLC DLC CBC = DLC ta-C a-C(:X) a-C:Me a-C:H (polymer) ta-C:H a-C:H:Me a-C:H:X PLD/ FCVA PVD / MS Prozess PVD RS / PECVD HPD- PECVD PVD/PEPVD/CVD PECVD Ti / Cr Zwischenschicht Keine oder Ti Ti / Cr Si/Ti Ti oder Cr Si Doping Kein oder Ti, Al, Si Kein Si/Ti/Cr/W Kein Ti oder Cr Si 0 Wasserstoff [%] 0 0 40-60 25-30 ~15 ~20 1 Dicke (µm) 0.2-1 3 1/2 / ~0.5 <5 500 Young’s Modulus (GPa) 200 350 110/260 300 200 250 >50 Härte (GPa) 8 bis 28 30 8/28 50 <20 <25

PLD: Pulsed Laser Deposition – FCVA: Filtered Cathodic Vacuum Arc – MS: Magnetron Sputtering – RS: Reactive Sputtering – PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition – HPD: High Plasma Density

Vereinfachte Übersicht der thermischen Stabilitätsgrenzen von harten Materialien auf Kohlenstoffbasis 1400

Diamant Polykristalliner Diamant

Graphit

Temperatur [°C]

1200 tion lisa l a t ris Rek

1000 800 a-C

600 400 200

108

Beschichten von Stanzwerkzeugen mit DLC in der p 111 2

ta-C DLC3

0

ta-C:H DLC2 Polymer a-C:H 20 40 60 3 sp Konzentration [%]

Die Pfeile zeigen den Effekt des Heizens auf Veränderungen der Phasen

80

100

Quelle: K. Holmberg, A. Matthews, Coatings Tribology, Elsevier, 2007


Anwendungen mit DLC-Schichten

Stanzwerkzeuge mit nACVIc2®

Gewinderoller mit CROMTIVIc ®

Kunststoffform ® beschichtet mit nACVIC

Werkzeughaltefutter beschichtet mit nACVIc2®

Nockenwelle mit CROMVIc2®

Kontrollklappe für Zylinderkopf eines Rennwagens mit Fǐ-VIc®

Gewindeformer für TETRA Pak®, hergestellt aus Kupfer, beschichtet mit cVIc2®

Ventilsitz eines Rennwagens beschichtet mit Fǐ-VIc®

PET-Kern mit ALLVIc2®

Blanke und beschichtete Turbinenschaufel mit Fǐ-VIc2®

Medizinische Teile aus Titan mit cVIc®

Wasserpumpenschaft beschichtet mit CROMVIc2®

Maschinenteile beschichtet mit CROMVIc2®

Nähmaschinenteil beschichtet mit CROMTIVIc2®

DLC

2

109


PLATIT-DLC-Schichten

Kubische Struktur eines Diamanten sp

PLATIT's 3. Generation

PLATIT's 2. Generation

3

CROMVIc2

®

3 µm C2H2 basierter Gradientlayer (PECVD) bei<150°C

DLC3

PLATIT's 1. Generation

DLC2 CBC

Hexagonale Graphite-Struktur

sp

2

2 µm Si & C2H2 basierter Multilayer; PECVD bei <200°C

H 3

DLC Struktur; sp + sp

2

300 nm CrN basierter Haftlayer; PVD bei <220°C

Die Ziele von PLATIT's Entwicklung der DLC-Schichten • Die Kombination der extrem guten Eigenschaften von PLATITs konventionellen und Nanocomposite Schichten (wie z.B. die hervorragende Haftung) und der Vorteile der DLC-Schichten (glatteste Oberfläche und niedriger Reibkoeffizient). • Abscheidung von Doppelschichten, (PVD und DLC-Schichten) in einer Kammer und einem Batch • Profitable Schichtherstellung mit DLC sogar in kleinen Serien, für: • Hochqualitative Maschinenkomponenten - medizinische Geräte - Raumfahrtkomponenten • Zerspanwerkzeuge für Kompositmaterialien mit Affinität zum Kleben - Stempel, Matrizen und Schnittwerkzeuge

Vergleich der wichtigsten Eigenschaften von PLATIT-DLC-Schichten 1. Generation

110

1

2. Generation ®

2

3. Generation

DLC - X-VIc

DLC3 - X-VIc3®

empfohlen als Topschicht

Basisschicht + DLC3 für nicht-HM Auch ohne Basisschicht für HM

Name

DLC (CBC) - X-VIc

Verfügbarkeit

Basisschicht + DLC1

Üblichste Schichten

cVIc1®

Beschichtungsprozess

PVD

PVD+PECVD

PVD, gefiltertes ARC

Beschichtungstemperatur

200 - 500°C

200 - 500°C

< 200°C

Zusammenstellung

a-C:H:Me - Metall-gedopt DLC

a-C:H:Si - Silizium-gedoptes metallfreies DLC ta-C - Hydrogenfreies DLC

Wärmebeständigkeit

< 400°C

< 450°C

< 450°C

Interner Stress

mittel

niedriger dank Si

hoch

Mögliche Dicke

bis zu 3 µm

bis zu 3 µm

bis zu 1 µm

Elektrische Leitfähigkeit

gut

keine

keine

Härte

< 20 GPa

< 25 GPa

> 50 GPa

Rauheit

Ra~0.1µm - Rz~Schichtdicke

Ra~0.03µm - Rz~Schichtdicke

Ra~0.02µm - Rz~Schichtdicke

Reibkoeffizient zu Stahl

µ~0.15

µ~0.1

µ~0.1

Verschleisswiderstand

Verschlissen nach kurzer Zeit

Verschlissen nach langer Zeit

Verschlissen nach sehr langer Zeit

Hauptanwendungsziel

Verbesserung des Werkzeugeinlaufverhaltens Reibungsreduktion für MaschinenSchmierung durch Formung von Transferfilmen komponenten, Stempel und Matrizen

Basisschicht + DLC2 VIc2®, cVIc2®, CROMVIc2®, CROMTIVIc2®, nACVIc2®

® ® ® VIc3 , cVIc3 , CROMVIc3

Zerspanen von Leichtmetallen, Verbundstoffen und Graphit


Chemische Eigenschaften von PLATIT-DLC2

Intensität [a.u.]

2500 Diamant Spitze

2000 1500

Graphit Spitze

[H] zwischen 16 und 20%, sp2/sp3 Verhältnis zwischen 1.50 und 1.85

1000 500 0 1000

1200

1400 Wellenlänge [cm-1]

1600

1800

RAMAN Spektrum von CROMVIC2® mit l=514.5 nm, Si kalibriert, Labspec Software G-Band Position: 1552.9 cm-1 - D-Band Position: 1382.8 cm-1 - Verhältnis IG/ID=0.85 Gemessen vom Lehrstuhl Physik, Universität Fribourg, Schweiz 2®

Haftung gemessen durch Scratch-Test: CROMVIc auf HM; Lc2 = 74.3 N

Oberflächenrauheit gemessen durch AFM: CROMVIc auf HM: Sa=0.0374 µm Sa Sq Sp Sv St Ssk Sku Sz

= 0.0374 µm = 0.0501 µm = 0.447 µm = 0.136 µm = 0.583 µm =1 = 9.34 = 0.282 µm

0.651 µm

39.6 µm 40.3 µm

Nanoindentation für Härtemessung von DLC2 Schichten

Hauptergebnisse: HIT=25444 Mpa EIT =331.99 Gpa Hv =2356.4 Vickers

80

normale Kraft (Fn)

Berkovich Indenter Methode: Oliver & Pharr Geschwindigkeit: 2000 nm/min Abtastrate: 10 Hz Lineare Beladung Max. Last: 70 mN Beladungsrate: 70 mN/min

60

40

20

0 mN 0 nm

80

160 240 Eindringtiefe (Pd)

320

400 111


Reibverhalten von DLC 2 Schichten Messung des Reibkoeffizienten durch Pin-on-Disc-Test: CROMVIc2®; µ=0.06 ± 0.01 1.0

CROMVIc®

Reibkoeffizient µ

0.8 0.6 0.4 0.2 0.0

CROMVIc2® 0

200

400

600

800

1000 Entfernung [m]

1200

1400

1600

1800

2000

Test mit Si3N4 Ball: r=6 mm - Last=10.00 [N] - Lin. Geschwindigkeit=20.00 [cm/s] - Messrate : 2.0 [Hz] - T=25.00 [°C] - rel. Feuchtigkeit=5.00 [%]

Messung des Reibkoeffizienten durch Pin-On-Disc-Test bei 400°C: nACVIc2® : µ=0.12 ±0.02 1.2

Reibkoeffizient µ

1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0

200

400

600

800 1000 1200 Gleitdistanz [m]

1400

1600

1800 2000

Test mit Ti Stift der Klasse 5 - r= 10.00 [mm] - Normal Beladung: 2.00 [N] - Lin. Geschwindigkeit: 6.67 [cm/s] - Abtastrate : 2.0 [Hz] – Rel. Feuchtigkeit: 0%

Messung des Reibkoeffizienten durch Pin-On-Disc-Test bei 400°C 1.2

Reibkoeffizient

1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 • • • •

112

TiAlN

TiAlCN

CrTiN

TiCN-grey

(Ti, Al)-basierte Schichten sind nicht geeignet wegen ihres hohen Reibkoeffizienten Klarer Einfluss des Kohlenstoffgradienten in der TiCN Schicht (hohe Streurate) Exzellente Reibkoeffizienten und sehr niedrige Streurate für DLC-Schichten Si-gedoptes DLC übersteht bei Tests mehr als 8-Stunden bei 400°C !

CrTiN+DLC2

nACVIc2®


2

DLC Schicht in Hochleistungsrennwagenmotoren Anspruchsvolle Motorenanwendungen für Rennwagen 1 Mechanischer Lifter (M2 Stahl, 63-64 HRC) Teile in Berührung: Nockenwelle aus Werkzeugstahl mit Lobus aus einsatzgehärtetem Stahl • Kein Materialübertrag zueinander • Geringe Reibung und hohe Verschleissfestigkeit 2 Einlassventil (Ti Legierung) Teile in Berührung: AMCO45, Ni-Al Bronzelegierung • Kein Materialübertrag zum Ventilsitz • Geringe Reibung 3 Gelenkhülse (PM-HSS) Teile in Berührung: Werkzeugstahl • Kein Materialübertrag • Sehr geringe Reibung und niedriger Verschleiss V8 Motor, bis zu 9’000 U/min, 750 PS

Schichtauswertung auf dem Prüfstand

SEM-Bild der Stirnfläche des Lifters nach Test über 1000 Meilen Ergebnis: Hohe Zuverlässigkeit und Leistung der DLC Schicht 200 µm

DLC2 Schichtdickenverteilung auf Kolbenventilen für Rennwagen, abgeschieden in der p 80+DLC Eine der wichtigsten Anwendungen ist die DLC-Beschichtung von Ventilen für Rennwagen, normale PKWs, LKWs und Motorräder. Schichtdickenverteilung

6 5 Schichtdicke [µm]

Spitze Pos 1: 1.5 mm Pos 2: 10 mm Pos 3: 20 mm Pos 4: 30 mm Pos 5: 38 mm Pos 6: 50 mm Pos 7: 60 mm Pos 8: 64 mm

4 3 2 1 0 0

10

20 30 40 50 60 Entfernung von der Spitze [mm]

70

113


Anwendung von DLC Schichten in KMUs Standmengenvergleich 9

9000 7800

Anzahl Bohrungen

8000

8

Stücke

Mikrobohren in Titan

7000

7

6000

6

Max. Bohrungen

5000

5

4000

4

Getestete Wkz. [Stücke]

3000

3

2000

2

1350

1000

Ausserhalb Toleranz [Stücke]

1 100 ZrN

0 100 µm

MOVIC®

DLC2 Spezifikation

0

Quelle: Diamond SA, Losone, Schweiz

Verschleiss- und Reibungsminimierung beim Fliesspressen 300'000 250'000

Fertigung von Gehäuseteilen aus Aluminium

gefertigte Teile

250'000 200'000 150'000

150'000 100'000

100'000

50'000 Beschichtete Werkzeuge zum Fliesspressen von Aluminiumbauteilen

0

CROMVIc®

unbeschichtet

Result: • Si-haltiges DLC zeigt sehr gutes Standzeitverhalten

CROMVIc2®

Quelle: Coexal Werkzeugbau, Gotha GFE, Schmalkalden, Deutschland

Verschleiss- und Reibungsminimierung beim Tiefziehen

Gefertigte Verschlusskappen

Gefertigte Teile [Mio]

4

3'400'000

3

2

1

450'000

450'000

AlTiN

nACVIc®

0

Werkzeug zum Tiefziehen von Aluminiumbauteilen

114

Ergebnis: • Nachbehandlung unbedingt erforderlich

nACVIc + Nachbehandlung Quelle: Mala Verschlusssysteme, Schweina GFE, Schmalkalden, Deutschland


2

Zerspanung klebriger Materialien mit DLC und DLC PCB Mikrobohren

3

Standmengenvergleich ungefiltert mit Droplets

gefiltert mit reduzierten Droplets

12000 10000

Anzahl Bohrungen

10000 8000 6000 4000 2000 447 0

Schicht: DLC3=CROMVIc3 (ta-C) - Werkstückmaterial: Elektronikplatine - n=140’000 U/min Quelle: Topoint, Taipei, Taiwan

Gewindebohren in Titan

Zerspandrehmomentvergleich mit TiCN und CROMTIVIc2

Drehmoment Md / Nm

40 30

TiCN beschichtet

CROMTIVIc2 Wkz 1

CROMTIVIc2 Wkz 2

20 10

Zerspandrehmoment

0

Rückfahrdrehmoment

-10 -20 -30 -40 0

10

20

30

40 50 60 Anzahl gängiger Gewinde

70

80

90

Material: TiAl6V4 - Gewindebohrer: HSS - M10 - Gewindetiefe ap=24 mm vc = 8 m/min - Kernlochdurchmesser: dc=8.5 mm - Kühlmittel: Emulsion 10 % - extern - p=50 bar Quelle: IGF Projekt - RWTH Aachen, Deutschland

Aufbauschneiden beim Trockenfräsen von Weichaluminiumlegierungen mit unterschiedlichen Schichten Hauptziel der DLC3 Schicht ist, eine ökonomische Alternative zu teureren PKD-Werkzeugen und CVD-Diamantschichten zu bieten. TiB2 CVD-Diamant DLC3 (ta-C)

306m

306m

306m

cVIc1

17m

35m 306m 306m 306m Werkstückmaterial: AlMg4.5Mn - Werkzeug: VHM-Fräser d=8mm - vc=250 m/min - fz=0,16 mm - ap=5 mm - trocken - Quelle: GFE Schmalkalden, Deutschland

115


World Wide Service Trainingsprogramme Installations-Training

BedienerTraining

VorbereitungsTraining

On-the-Job Training

Training auf Anfrage Technologischer Support In-House Training

BedienerTraining Anfänger Stufen Fortgeschrittene Auffrischungskurs

Anfänger Fortgeschrittene Stufen Dedicated Training Instandhaltung Qualitätskontrolle Training an Schlüsselfertigen Systemen Zertifikat Technologisches Training In-House Doc Handbücher Training Advanced Stufen Dedicated Schichten Zertifikat

Zertifikat

Handbücher Doc

Trainingszertifikat

Doc Handbücher

Installationstraining Die Installationstrainings werden von unserem Service Team beim Anwender vor Ort durchgeführt.

Training auf Anfrage Unsere Projektingenieure führen dedicated Trainings von einem breiten Themenangebot durch, von den Grundlagen bis zu speziellen Feldern.

Fortgeschrittenentraining

116

Die fortgeschrittenen Trainings werden beim Anwender vor Ort oder in unserem Headquarter durch unsere Projektingenieure oder F&E Abteilung, typischerweise für Installationen von dedicated Schichten, durchgeführt.


Internetverbindung Funktionen und Vorteile

Firewall

Internet

• • • • • • • •

Kosteneffektiver Support innerhalb Minuten über das Internet Online-Hilfe für Analysen und neue Rezepte Übertragung von Updates und neuer Software-Releases und Rezepte Firewall-Schutz auf allen Beschichtungsanlagen vorinstalliert Schnelle und sichere Online-Verbindung zwischen PLATIT und Kunden weltweit Fern- und vor Ort Diagnosen aller Komponenten und Prozesse mit graphischen Protokolldateien Meist empfohlene Software für Fernwartung und -diagnose: Teamviewer Fernwartung nur möglich durch Mitwirkung des Anwenders

Diagrammansicht

Berichtsansicht

Firewall

Multimedia Wartungshandbuch auf DVD

Service

Wir bieten ein Multimedia-Wartungshandbuch auf DVD mit vollständig interaktiven Funktionen.

Die Kapitel erklären in Worten (in mehreren Sprachen) und mit Videos alle Schritte der wichtigsten Wartungsarbeiten. Die DVD kann auf dem Kontroller-PC der Anlagen oder auf externen Laptops ausgeführt werden.

p

117


Service-Konzept Pakete Service Pakete

WWS World Wide Service

Verfügbar auf der Website www.platit.com ®

Standardisierter Umfang von Ersatzteilen und Diensten. PLATIT empfiehlt regelmässige Services alle 6 Monate.

basierend auf 2Arbeitsschichten/Tag und 5 Arbeitstagen/Woche

Klein

Kleiner Service Nach 6 Monaten: • Maschinendiagnose • Wartung des Vakuumpumpensystems

Official Service Label

Standard

Standard Service Nach 12 Monaten: • Maschinendiagnose • Wartung des Vakuumpumpensystems • Komplette Kammerreinigung • Austausch aller Dichtungen im Vakuumsystem

Klein

Kleiner Service Nach 18 Monaten: • Maschinendiagnose • Wartung des Vakuumpumpensystems

Official Service Label

Official Service Label

Groß

Großer Service Nach 24 Monaten: • Maschinendiagnose • Wartung des Vakuumpumpensystems • Komplette Kammerreinigung • Austausch aller Dichtungen im Vakuumsystem • Ersatz von Heizungselementen

Official Service Label

+ Premium Plus Status gilt für Kunden bei regelmässiger Durchführung aller vier Pakete

+

+ Premium Plus

Premium Plus Vorteile basierend auf 6/12/18/24 Service-Konzept: • Konstante Schichtqualität • Reduzierte Wartungskosten • Maximierte Maschinenbetriebszeit • Support via Telefon und Internet inbegriffen 118


Optionen Individueller Service Beschichtungsanlagen

• PLATIT Service Pakete + Spezifische Anwenderbedürfnisse

Wartungsoption 1 Drehschieberpumpe • Tausch der Lamellen vor Ort beim Anwender • Optionaler Service der Turbomolekularpumpe in Kooperation mit Pfeiffer Vakuum

Wartungsoption 2 Reinigungsanlagen V80 V300 V311 V1511

• Jährlicher Service für Reinigungsanlagen der V-Serie

Produktionsoptimierung • Qualitätsanalyse der beschichteten Substrate • Produktionsfluss Analyse • Verbesserungsstudie

Service Options Offizielles PLATIT Service Label Mittels Service Label kann jede gewartete Maschine identifiziert werden und erhält einen Link, der den Anwender zu der PLATIT Service Datenbank führt. Diese Datenbank beschreibt alle ausgeführten Services und weist auf bevorstehende Wartungsarbeiten hin.

Maintenance Options Production Optimization

Customized Service 119


PLATIT Augmented Reality Support Die neue Dienstleistung ®

Der Ablauf des PARS -Service ("Erweiterte Realität"-Service): ® • Der Anwender der PLATIT-Maschine schliesst einen Service-Vertrag mit PARS -Option ab. • Die Beschichtungsmaschine benötigt eine schnelle (> 5 Mbit/s) Internetverbindung. • Bei einem Supportfall stellt der Operator die Internetverbindung für die Maschine und für die PARS®-Brille her. • Der Operator setzt die AR-Brille auf und schaut sich die Problemstelle gemeinsam mit dem Service-Techniker online an. • Der Service-Techniker markiert die kritische Stelle am seinem Computer und im Brillenbild des Operators. Er gibt akustische und visuelle Vorschläge, wie der Operator den Fehler beheben kann.

®

PL

Service Packages

Turnkey Coating System

Die Vorteile des PARS®-Services • Weltweit präsent ohne Anreise • Kürzeste Reaktionszeit von 7:00 bis 15:30 Uhr (MEZ) • Einsparung von Reisekosten • Einsparung von Personalkosten • Erhöhung der Serviceverfügbarkeit • Reduzierung von Produktionsausfallzeiten 120

TeamViewer ist eine Fernwartungssoftware der TeamViewer GmbH, Göppingen Deutschland


Der virtuelle Service-Techniker im Einsatz Beispielfall

10:00 Uhr Alarm beim Kunden

10:05 Uhr Der Bediener kontaktiert die PLATIT Hotline, stellt die Internetverbindung, und Support-Sitzung her: • Mit der PARS®-Brille für seine Sicht und • mit TeamViewer für die Beschichtungsanlage.

10:10 Uhr Der Service-Techniker im Dienst analysiert den Fehler und die Trendfiles des unterbrochenen Prozesses über TeamViewer.

10.15 Uhr Der Bediener und Service-Techniker schauen sich die Maschine gemeinsam an. Der Service-Techniker erkennt, dass der Striker einer Kathode klemmt. Er markiert das Problem auf seinem Computer und dadurch im Bild der Bedienderbrille. 10.25 Uhr Der Operator behebt den Fehler, die Produktion kann fortgesetzt werden. Der virtuelle Servicetechniker hat: • den Service-Einsatz mit Reise und • den Produktionsausfall vermieden und damit • mehrere Tausend € Kosten eingespart. 121


Kathodenaustauschzentren Kunde mit PLATIT Anlage 80 p , , , ,

,

,

,

,

,

&

1. Kunde fordert eine aufbereitete Kathode vom CEC per Email oder Fax an

PLATIT-KathodenAustauschzentren (CEC): • Sumperk, Tschechische Republik (EU) • Selzach, Schweiz • Libertyville, IL, USA • Seoul, Südkorea • Curitiba, Brasilien • Schanghai, China • Tokio, Japan • Moskau, Russland

2. CEC sendet Kathode innerhalb von 24 Stunden ab Lager 3. Kunde sendet gebrauchte Kathode innerhalb von 8 Tagen zurück zum CEC

CERC® Kathoden

Kathoden auf Lager: ® LARC : • Ti • Cr • Al • Zr • AlSi06 • TiAl50 • AlSi12 • AlTi33 • AlSi18

CEC-System = Lifetime Warranty for Cathodes

• AlCr30 • AlCr45 • TiSi20 • CrTi15

®

CERC : • AlTi33 • AlCr30

LARC® Kathoden

Kathodentyp abhängig vom Maschinentyp: p 80 / / : kurz e.g. Ti-kurz / : lang e.g. Ti-lang / : plus e.g. Ti-plus ®

SCiL -Kathoden: ® ® • Ti-SCiL® • TiAl50-SCiL • AlCr30-SCiL • Bx-SCiL® • TiB2-SCiL® 122


Technischer Prozess des Targetaustausches im CEC 8. Einbrennen unter Produktionsbedingungen

9. Lagerung der aufbereiteten Kathode 1. Eingang der benutzten Kathode

2. Demontage Recycling des benutzten Targets

7. Langzeit Vakuumtest

3. Austausch von Verschleissteilen, Einstellung der mechanischen Elemente und des magnetischen Feldes

6. Einsetzen des neuen Targets und komplette Montage

5. Beschreiben des Kathoden-Identifizierungschips

4. Langzeittest der mechanischen Funktionen

Vorteile für die Anwender durch PLATITs Kathodenaustauschprinzip und -zentren 0.140 0.120

Durchschnittliche Targetkosten/ beschichtetes Werkzeug [CHF] 0.116

0.100 0.080

0.080 0.060

0.048

0.040 0.020 0.000

Spot

LARC

LARC+

Berechnet für die Schichten AlTiN, AlCrN, AlTiCrN, nACo, nACRo Maschine: p 411 - Werkzeuge: ø10mm Schaftfräser LARC Kathoden: Ti, Al, Cr, AlSi18 - ø96x 510 mm - CERC Kathoden: AlTi33, AlCr30 - ø110x510 mm Maschine mit Punkttargets: 6 Kathoden mit Ti, Cr, AlCr, TiAl, AlTi Targets - ø150 mm

122

CEC

• PLATITs Garantie für Austauschqualität • Keine Lagerkosten für Anwender • Kathoden werden durch CEC bei jedem Austausch auf den neuesten Stand gebracht - Alle Verschleissteile sind nach jedem Austausch durch das CEC neu - Kathoden werden bei jedem Austausch durch das CEC langzeit vakuumgetestet - Optimales Einstellen und Einbrennen durch das CEC - Schneller Wechsel der Kathoden für Anwender - kein Einstellen, kein Wiegen, - kein Einbrennen durch Anwender • Minimale Transportkosten und Zölle weltweit • Immer hochqualitatives Targetmaterial • Umweltfreundliches Entsorgen des benutzten Targetmaterials durch CEC • Niedrige Targetkosten (siehe Abbildung) • Das CEC-System funktioniert seit vielen Jahren zu hoher Zufriedenheit der Anwender


PLATIT AG Moos Str. 68-78 CH-2540 Grenchen / SO Schweiz Phone: +41 (32) 654 26 26

Advanced Coating Systems Eichholz Str. 9 CH-2545 Selzach / SO Schweiz Phone: +41 (32) 544 62 00 E-Mail: info@platit.com

SCHWEIZ PLATIT AG Produktion Riaz

USA PLATIT Inc. Advanced Coating Systems

Rue de l'industrie 11 CH-1632 Riaz Phone: +41 (26) 919 50 11 E-Mail: riaz@platit.com

1840 Industrial Drive, Suite 220 Libertyville, IL 60048-9466 Phone: +1 (847) 680-5270 E-Mail: usa@platit.com

SCHANGHAI, CHINA PLATIT Advanced Coating Systems

SÜDKOREA PLATIT Support Center

SKANDINAVIEN PLATIT Scandinavia ApS

No. 161 Rijing Road, Waigaoqiao FTZ, Pudong, Shanghai, 200131 China

2F Geumyoung B/D 36, 501 Beon-Gil Youngtong-Ro Suwon-city Gyeongi-do South Korea 443-809 Phone: +82 (31) 447 4395-6 E-Mail: korea@platit.com

Universitetsparken 7 / PO Box 30 DK-4000 Roskilde

TSCHECHISCHE REPUBLIK LISS Coating Center

BRASILIEN ThermoConsult Latina

DEUTSCHLAND PLATIT Representative

LISS a.s. Dopravni 2603 CZ-75661 Roznov p. R.

Rua XV de Abril, 75 Centro - Rio do Sul – 89160-000 Santa Catarina

Phone: E-Mail:

Phone: E-Mail:

AR Industrievertretungen Lautlinger Weg 5 D-70567 Stuttgart Phone: +49 (711) 718 7634-0 E-Mail: germany@platit.com

Advanced Coating Systems SWISS

QUALITY

www.platit.com

TSCHECHISCHE REPUBLIK PLATIT a.s. Advanced Coating Systems Prumyslova 3 CZ-78701 Sumperk Phone: +420 (583) 241 588 E-Mail: platit@platit.eu

Phone: E-Mail:

+86-21-58673976 shanghai@platit.com

+420 (571) 116 200 liss@platit.com

+55 47 9977 1642 brazil@platit.com

Phone: E-Mail:

+45 46 74 02 38 scandinavia@platit.com

UNGARN Pannon: Premium customer with PLATIT technology

JAPAN PLATIT Representative YKT CORPORATION

Tarkö u. 11 H-1182 Budapest Phone: +36 (30) 218 7016 E-Mail: hungary@platit.com

5-7-5, Yoyogi Shibuya-Ku Tokyo 151-8567, Japan Phone: +81 3 3467 1252 E-Mail: japan@platit.com

201, Nand Chambers LBS Marg, Near Vandana Cinema Thane West 400602 Phone: +91-22-25986061 E-Mail: india@platit.com

ITALIEN PLATIT Representative

PAKISTAN S&G International: Sales agent

RUSSLAND Technolada: Sales agent

Via Serra Groppelli 23 23899 Robbiate (Lecco)

301-A, Sea Breeze Plaza, Shahra-e-Faisal, Karachi-75530

Zastavskaya Street, 33, Letter G, Office 416 RU-196084 Sankt Petersburg

Phone: E-Mail:

Phone: E-Mail:

Phone: E-mail:

+39 349 78 16 747 italy@platit.com

RUSSLAND Technopolice Group: Premium customer with PLATIT technology

+92-213-2788 994 pakistan@platit.com

SINGAPUR PLATIT Service

INDIEN Labindia Pvt. Ltd. Sales Agent

+7 812 334 35 30 russia@platit.com

SPANIEN Metal Estalki: Premium customer with PLATIT technology

Dm. Ulyanova Str. 42, bld. 1 RU-117218, Moscow Phone: +7 (499) 517 9191, 125 9171 E-Mail: ru@platit.com

51 Ubi Ave 1, #05-08 Paya Ubi Industrial Park Singapore 408933 Phone: +65 9672 9528 E-Mail: singapore@platit.com

Pol. Ind. Ugaldeguren II - Parc. 16/2 ES-48170 Zamudio – Vizcaya Phone: +34 94 454 47 98 E-Mail: spain@platit.com

TAIWAN CORREMAX International Co., Ltd.

THAILAND Best Lube Co., Ltd.: Sales agent

TÜRKEI Erde: Sales agent

4G09, No. 5, Sec. 5, Hsinyi Road Taipei City, 110 Taiwan, R.O.C.

69 Ratchadapisek 36 Rd. Chankasem, Jatujak, Bangkok, 10900

Phone: E-Mail:

Phone: E-Mail:

ERDE Dis Ticaret Ltd. Sti. Egitim Mah.Kasap Ismail Sk. Nr.:6 D:4 TR- 34722 Hasanpasa – Kadikoy / Istanbul Phone: +90 216 3302400 E-Mail: turkey@platit.com

+886 2 2345 2929 taiwan@platit.com

+66 2 9391017 to 8 thailand@platit.com

VEREINIGTES KÖNIGREICH PLATIT Representative

Editor: Dr. Tibor Cselle

Design:

Advanced Grinding Solutions Ltd Units 1 & 7 Steeple House, Percy Street Coventry CV1 3BY Phone: +44 2476 22 66 11 E-Mail: uk@platit.com

© 2018 PLATIT AG. Alle Rechte vorbehalten. Spezifikationen können ohne Ankündigung geändert werden. Alle ® signierten Schutzmarken sind durch PLATIT registriert. Mehrere in diesem Dokument beschriebenen und erwähnten Technologien sind durch internationale Patente geschützt. DV59

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