Einsatzverhalten von Mikrofräswerkzeugen mit Schneiden aus bordotiertem CVD-Dickschicht-Diamant

von Eckart Uhlmann, Mitchel Polte, Christoph Hein, Hagen Maximilian Wiesner, IPK / IWF TU Berlin 24. November 2020
Mittels Drahtfunkenerosion hergestellte Fräswerkzeuge mit Schneiden aus CVD-Dickschicht-Diamant
Die Dentalmedizin befindet sich aktuell in einer Umbruchphase. Alte Herstellungsmethoden wie die manuelle Fertigung von Zahnersatz werden durch CAD/CAM-Prozesse abgelöst.

Einleitung

Die notwendigen Konstruktions- und Fertigungsdaten werden computerbasiert bearbeitet und direkt in Simulation und Definition der Fertigungsprozesse überführt [1, 4]. Neue Fertigungsmethoden stehen in Form von Sinterverfahren, Stereolithographie und der Mikrozerspanung als Alternativen zur Verfügung [2, 6]. Für das Verfahren der Mikrozerspanung sind eine hohe Prozessstabilität und ein reproduzierbares Verschleißverhalten ohne vorzeitiges Werkzeugversagen als notwendiges Einsatzkriterium definiert. Die Mikrozerspanung weist aktuell noch verfahrensspezifische Defizite insbesondere im Bereich des erreichbaren Zeitspanvolumens QZ und der Prozessstabilität auf. Konventionelle, beschichtete Hartmetallfräswerkzeuge weisen eine Tendenz zum frühzeitigen Schichtversagen auf [3]. Bei monokristallinen Diamantwerkzeugen werden der Verschleiß und die einhergehende Präzision aufgrund des Herstellungsverfahrens Schleifen erheblich reduziert und das mögliche Aspektverhältnisse AV ist eingeschränkt. Problemstellungen wie das Ablösen der Beschichtung vom Grundwerkstoff und das Auftreten von geometrieveränderndem Verschleiß im Bereich der Schneidkante minimieren die Standzeit ts der Mikrofräswerkzeuge erheblich. Der spontane Ausfall der Werkzeuge durch Werkzeugbruch mindert die Prozesssicherheit.

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