Vorsprung durch Effizienz

 

Das Technische F&E-Zentrum für Oberflächenveredelung und Hochleistungswerkzeugbau wurde  im April 1988 in Neuenbürg gegründet.  Es wurde sofort von der Bundesregierung als Technologie-Orientiertes Unternehmen  (TOU) anerkannt.

 

Die Grundlage für diese Anerkennung war die Entwicklung, Optimierung und Industrialisierung  des AUDIP-CVD-Verfahrens, mittels welchem Nano-Hartstoffsysteme, die aus einer gesamten Dicke von 1-1,5 µm und  aus bis zu 50 unterschiedlichen Keramiken bestehen, hergestellt werden.


Die Industrialisierung dieses Beschichtungsverfahrens wurde bereits 1991 mit dem Innovationspreis des Landes Baden-Württemberg/Bundesrepublik Deutschland ausgezeichnet. In weiteren Jahren wurde dieses Verfahren weiter entwickelt und optimiert. Das Ergebnis war ein neues Oberflächenveredelungsverfahren, welches von der Regierung mit einem weiteren Innovationspreis gewürdigt wurde.

 

Mittels dieser Verfahren werden jegliche Werkzeuge für die Bearbeitung von Eisen- und Nicht-eisenlegierungen, reinen Metallen, reinen und sowohl mit glas- als auch mit kohlefaserverstärkten Kunststoffen sowie Holz, Gummi und anderen hybriden Werkstoffen mit Nanohartstoffen beschichtet.

 

Dank diesen Nanokeramiksystemen kann z.B. die Lebensdauer von Spritzgießwerkzeugen, im Vergleich mit Werkzeugen die mit PVD-Verfahren beschichtet wurden, um einen Faktor zwischen 10 und 50 erhöht werden. Der Standzeitsteigerungsfaktor ist von der Konzentration der Füllstoffe und der Pigmente im gespritzten Kunststoff, deren Mikrohärte zwischen 200HV und 2700 HV liegen kann, abhängig.

 

Als Beispiel kann hier die Herstellung von Xenon-PKW-Scheinwerfern dienen. Diese Scheinwerfer bestehen im Schnitt aus etwa 70% bis 75% Glasfaser, 15% bis 20% Titandioxid und entsprechenden Kunststoffen zwischen 10% und 15%. Dieses Verfahren ermöglicht zum ersten Mal die Oberflächenveredelung von sowohl Formenaußenflächen als auch die Innenbeschichtung von  Bohrungen und sehr komplizierten Öffnungen. Hier als Beispiel: Formen für die Herstellung von PKW- und LKW-Elementen, Telefonen, Teilen für die Elektronikbranche, Maschinenbauteile, Küchengeräte u. a. die aus Kunststoffen mit einem Füllstoffgehalt bis zu 90% versehen sind, bestehen.

 

In Spritzgießformen werden differente Spritzgießdüsen eingesetzt. Sie unterliegen einem sehr schnellen Verschleiß, was zu ihrem raschen Austausch und damit zu einem Stillstand der Spritzgießmaschine von mindestens einem Tag im Fertigungsprozess führt. Diese Tatsache zwang die Kunststoffindustrie nach entsprechenden Hochleistungsdüsen zu suchen. Im Technischen F&E-Zentrum wurden  neue Werkstoffe mit einer fast 7 Mal besseren Wärmeleitfähigkeit und einer nach dem Innenbeschichten sehr hohen Abriebresistenz entwickelt. Dank der hohen Wärmeleitfähigkeit konnte  auch die Teilespritzfolge/Zeiteinheit weiter erhöht werden.

 

Im Technischen F&E-Zentrum wurden auch Zerspanungswerkzeuge für die mechanische Bearbeitung von sowohl GFK als auch CFK  (SPADIX-, X-Radiusfräser, Bohrer, Reibahlen, Stufenbohrer usw.),  entwickelt, optimiert und industrialisiert. Alle derartigen Werkzeuge werden auch mit entsprechenden Nano-Hartstoffsystemen veredelt. Die Folge ist eine 6 bis  10-fache Standzeitsteigerung. Das Niveau der Standzeitverbesserung ist von  der Füllstoff- und Pigmentekonzentration im Kunststoff abhängig. Diese Hochleistungswerkzeuge werden in der Bearbeitung von PKW- und LKW-Armaturenbrettern, Ladeböden, Schiebedachkassetten, Hutablagen, Reserveabdeckungen, Ablagefächer MAN, Instrumententafeln, Dachpanelen, usw. für alle in Europa produzierten Autos im Technischen F&E-Zentrum hergestellt.

 

Die Standzeit von z.B. Hobelmessern jeglicher Größe und Art, die sowohl aus Hochleistungsschnell-arbeitsstählen als auch aus Warmarbeitsstählen bestehen, kann dank den Nano-Hartstoffsystemen, je nach Holzsorte und Zustand, um etwa das 20fache erhöht werden. Aus der Holzindustrie ist folgendes Ergebnis bekannt: mit unbeschichteten Hobelmessern konnten maximal 5 bis 8 km Bretter gehobelt werden, wiederum mit beschichteten mittels Nano-Hartstoffsystemen ließen  sich etwa 55 km bis 86 km Kiefernholzbretter fertig hobeln. Das Bohren im Eichenholz mit Bohrern  sowohl aus Kalt- als auch Warmarbeitsstahl bereitet große Schwierigkeiten. Die Abnutzung dieser Werkzeuge beginnt sich bereits nach etwa 12 Durchgangsbohrungen in einem 14 mm dicken Brett rasant zu entwickeln. Nach etwa 17 bis 18 Bohrungen ist das Werkzeug verschlissen. Werden diese Bohrer veredelt so lassen sich mit ihnen etwa 120 bis 140 Bohrungen durchführen.

 

Die Mehrheit aller PKW-Motorblöcke besteht aus AlMgSi9. Ihre zerspanende Bearbeitung mit mittels PVD-Technologie beschichteten Hartmetallwerkzeugen bereitet aufgrund der schnellen Abnutzung relativ große Schwierigkeiten. Werden diese Werkzeuge, (Fräser, Bohrer, Reibahlen, Gewindebohrer usw.), mit Nano-Hartstoffen veredelt, so steigt ihre Abnutzungsresistenz um einen Faktor zwischen 2 und 10fach. Eine noch höhere Lebensdauersteigerung erreicht man bei der Bearbeitung von  Nichteisenmetallen und ihren Legierungen.

 

Sehr hohe Leistungen bringen auch mit Nano-Hartstoffsystemen beschichtete Gewindewerkzeuge, Reibahlen, Räumwerkzeuge, Sägeblätter, Schlichtfräser, Wendeplatten, Sonderwerkzeuge, Bohrer, Stufenwerkzeuge, Umformwerkzeuge wie Matrizen, Stempeln, Biegeleisten, Biegestempeln und jegliche Schneidmesser, die in der Bearbeitung von Stählen, Gusseisen, Grauguss und differenten hybriden Werkstoffsystemen eingesetzt werden.

 

Dieses Verfahren ermöglicht auch die Lebensdauer von Werkzeugen wie z.B. Kammmesser, Kreismesser, S-Formmesser, Streifenmesser und Sägezahnblattmesser, die in der Reifenherstellung ihre Anwendung finden, beachtlich zu steigern und damit die höchste zur Zeit mögliche Werkstoffeffizienz erreicht.

 

Dieses Verfahren wurde 2012 durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie in Berlin mit dem Deutschen Rohstoff-Effizienzpreis ausgezeichnet.