Diamanten für Werkzeugmaschinen
Die Herstellung ultraharter Werkzeugmaschinen ist eine Herausforderung, weil diese Werkzeuge eben so hart und schwer zu verformen sind. Insbesondere die Anforderungen bei der Herstellung komplexer 3D-Freiformgeometrien und -strukturen sind unangemessen hoch. Das EU-finanzierte Projekt DIPLAT befasst sich mit diesem dringenden Bedürfnis durch die Entwicklung einer Plattform für die 3D-gepulste Laserablation (PLA). Diese wird die Produktion von funktionellen, mikrostrukturierten Oberflächen auf Diamanten und anderen ultraharten Materialien ermöglichen. Der technologische Durchbruch wird europäische kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) im Bereich des Werkzeugmaschinenbaus zu einer globalen Führungsposition verhelfen. PLA bei Feststoffen ist eine neue Technik, die immer mehr Interesse weckt. Im Vergleich zu herkömmlichen Werkzeugen ermöglicht sie die maßgeschneiderte Auswahl von Wellenlänge und Impulsbreite entsprechend dem Material und der lokal begrenzten strukturellen Modifikation. DIPLAT entwickelt die erforderliche PLA-Technologie zusammen mit einem neuartigen Mehrachsen-Steuersystems und einem Unterstützungsmodul unter Verwendung einer computergestützten Entwurfsdatei. Im ersten Berichtszeitraum konzentrierte man sich auf die Anforderungen für die Technologie- und Prozessentwicklung, um die Herstellung von industriellen Prototypenwerkzeugen und Benchmarking-Aktivitäten vorzubereiten. Anfangs wurden Endanwender konsultiert, um Geometrien und Fertigungsaufgaben zu bestimmen, die mit konventionellen Werkzeugen derzeit nicht ausreichend angegangen werden. Neue PLA-Strategien für die 3D-Multi-Achsen-Bearbeitung von Diamant und kubischem Bornitrid, das zweithärteste Material nach synthetischem Diamant und eine sich verbreitende Alternative für Werkzeuganwendungen, wurden entwickelt. Die Entwicklungsarbeit wurde von einem Ablationsmodell für Pikosekunden- und Nanosekunden-PLA von Diamantmaterialien unterstützt. Die Wissenschaftler entwickelten ein Protokoll, um die Maschinenkinematik mit dem Multi-Achsen-Scan-Kopf, der die vom Maschinenstück erforderliche Geometrie schnell erfasst, synchronisiert. Es erweitert die Hardware eines bestehenden Lasermikrosystems. Als Ergebnis intensiver Entwicklungsarbeiten wurden die ersten Werkzeug-Prototypen hergestellt und erste Bearbeitungstests wurden durchgeführt. Sechs Veröffentlichungen beschreiben die Arbeit, die zu zwei Patentanmeldungen für die neuen Werkzeugkonstruktionen und Verarbeitungstechnologien geführt hat. DIPLAT ist auf dem besten Weg, eine bahnbrechende Technologie für die Werkzeugbearbeitung zu entwickeln, die hochspezialisierten KMU in Europa eine Führungsposition auf dem globalen Markt verschaffen wird.
Schlüsselbegriffe
Maschinenwerkzeuge, Diamant, Bearbeitung, gepulste Laserablation, ultraharte Materialien
