HIPIMS-Hartstoffschichten hoher Haftfestigkeit auf Zerspanwerkzeugen für die Hartbearbeitung

• Applicants: Professor Dr.-Ing. Christoph Leyens; Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Subject Area: Metal-Cutting and Abrasive Manufacturing Engineering
• Term: from 2012 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 215143655

Die Beschichtungstechnologie hat in der Werkzeugindustrie in den letzten Jahren entscheidend zur Leistungssteigerung von Werkzeugen beitragen können. Die verbesserten Eigenschaften der Werkzeugoberflächen bewirken längere Standzeiten und erzeugen höhere Oberflächengüten der bearbeiteten Bauteile. Die Abscheidung der dünnen einzelnen oder mehrlagigen Hartstoffschichten erfolgt entweder physikalisch durch Pysical Vapour Deposition (PVD) oder chemisch durch Chemical Vapour Deposition (CVD) aus der Gasphase. Eine Weiterentwicklung der PVD-Puls-Sputter-Technik stellt die innovative High Power Impulse Magnetron Sputtering (HIPIMS) Methode dar. Die abgeschiedenen Schichten zeichnen sich durch sehr dichte, homogene und dropletfreie Strukturen bei gleichzeitig hoher Haftfestigkeit aus, sodass keine weiteren Nachbehandlungsverfahren erforderlich sind. Diese besonderen Eigenschaften lassen ein hohes Einsatzpotenzial für die metallverarbeitende Industrie und Beschichtungsindustrie erwarten. Die Abscheidung und der Einsatz von HIPIMS-Beschichtungen auf Zerspanwerkzeugen für die Hartbearbeitung wurden bisher noch nicht systematisch erforscht und es liegen dazu keine systematischen wissenschaftlichen Untersuchungen vor. Ziel des Forschungsvorhabens ist es daher, die spezifischen Abscheidungsbedingungen für HIPIMS-Beschichtungen auf verschiedenen Werkzeugsubstraten mit anwendungsorientierter Geometrie zu erarbeiten und das Einsatzverhalten der Schichten zunächst bei der Drehbearbeitung von Hochleistungswerkstoffen zu untersuchen. Die erlangten Ergebnisse sollen Aufschluss über das Verschleißverhalten, die Werkzeugbelastung und die auftretenden Verschleißmechanismen geben. Aufbauend darauf sollen die Beschichtungen und die Geometrie der Zerspanwerkzeuge für die Hartbearbeitung optimiert werden.

• DFG Programme: Research Grants