Formenbau: Diese Fräser sind für die Härte

Im Präzisionsformenbau würden viele Hersteller gerne häufiger hochharte Werkstoffe wie Hartmetalle einsetzen, um die Verschleißfestigkeit ihrer Werkzeuge zu verbessern. Jedoch lassen sich gerade Hartmetalle im gesinterten Zustand nur schwer zerspanen. Eines der Ziele im Forschungsprojekt Pro Carbi Mill war es daher, die Leistungsfähigkeit der Frästechnologien für die Herstellung von Formwerkzeugen aus Hartmetallen zu verbessern und damit unproduktivere, weniger flexible Verfahren wie das Erodieren oder das Schleifen zu ersetzen.

Die Ursache dafür, dass Fräsprozesse beim Bearbeiten hochharter Werkstoffe wie Hartmetallen nicht die gewünschten Ergebnisse erzielen, liegt in erster Linie in der geringen Leistungsfähigkeit der Fräswerkzeuge und den nicht-angepassten Fräsprozessen. Im KMU-innovativ-Projekt Pro Carbi Mill untersuchte das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen deshalb zusammen mit drei Industriepartnern neue Fräswerkzeuge und Prozessführungsstrategien.

Ein zentrales Ziel war, die gesamte Prozesskette für die Herstellung von Formwerkzeugen aus Hartmetall zu verkürzen. Für die Werkzeugtechnologien bedeutete das, das gesamte thermomechanische Belastungskollektiv sowie die Spanbildungsmechanismen beim Fräsen detailliert zu untersuchen. Außerdem bestimmten die Partner den Einfluss der Schneidengeometrie auf das Ergebnis des Fräsprozesses und sammelten dabei umfassende Daten über die Auslegung geeigneter Fräswerkzeuge. Bei der dazugehörigen Prozessentwicklung kam es den Projektpartnern auf eine möglichst sanfte und gleichbleibende Prozessstrategie an, um wirtschaftliche Werkzeugstandzeiten und reproduzierbare Qualität der Bauteiloberflächen zu erzielen. Das erarbeitete Know-how hielt Einzug in ein standardisiertes CAM-Modul, das die Projektergebnisse für den industriellen Einsatz nutzbar macht.

Das IPT führte mit den bereitgestellten Werkzeugen und Bauteilen systematische Zerspanungstests durch. Die gewonnenen Informationen wurden durch den Softwarehersteller Camaix in einer Datenbank gespeichert und schließlich mit einer speziell entwickelten grafischen Benutzeroberfläche für die Prozessauslegung bereitgestellt.

Die beteiligten Unternehmen profitieren durch die erzielten Ergebnisse gleich in mehrfacher Hinsicht: Werkzeughersteller Zecha wird eine neue Generation beschichteter Vollhartmetall-Fräswerkzeuge anbieten, die speziell für die Hartmetallzerspanung geeignet sind. MPK Special Tools als Endanwender nutzt diese Technologie, um sein Produktportfolio zu erweitern und gefräste Formwerkzeuge aus Hartmetall am Markt anzubieten. Und auch Camaix kann sein speziell entwickeltes CAM-Modul für die Fräsbearbeitung von Hartmetall als Ergänzung für bestehende Softwarelösungen am Markt anbieten. (mw)