Polykristalliner Diamant ohne Bindephase für die Mikrozerspanung von Hartmetall

von Eckart Uhlmann, Mitchel Polte, Julian Polte, Yves Kuche, Toni Hocke, 13. November 2019
Experimenteller Aufbau für die Untersuchungen zur Mikrozerspanung von Hartmetall
Das Mikrospritzgießen stellt eine Schlüsseltechnologie für die Herstellung von kostengünstigen und hochkomplexen Kunststoffbauteilen dar.

Für die Vor- und die Nullserie werden häufig Mikrospritzgussformen aus Nichteisenmetallen oder ungehärtetem Stahl angewandt, wohingegen für die Serienproduktion hohe Anforderungen an die Standmengen TM der Mikrospritzgusswerkzeuge gestellt werden, da dies die anteiligen Werkzeugkosten kw je Kunststoffbauteil reduziert. Hartmetall weist aufgrund der hohen Härte H ein großes Potenzial als verschleißfester Werkstoff für Replikationswerkzeuge, wie Mikrospritzgussformen, auf. Allerdings limitiert die hohe Härte H des Hartmetalls die Herstellbarkeit der Werkzeugformen durch spanende Fertigungsverfahren mit geometrisch bestimmter Schneide aufgrund von erheblichem Werkzeugverschleiß.

Für die wirtschaftliche Zerspanung von Hartmetall sind bislang unterschiedlichste Forschungsaktivitäten bekannt. Die Ansätze reichen dabei von der Beschichtung von Mikrofräswerkzeugen aus Hartmetall mit Diamant über den Einsatz superharter polykristalliner Schneidstoffe bis hin zum Einsatz monokristalliner Diamanten (MKD) als Schneidstoff. Alle konventionellen Schneidstoffe verschleißen während der Zerspanung von Hartmetall stark oder benötigen Zusatzaggregate, um das Hartmetall mit reduziertem Werkzeugverschleiß zerspanen zu können. Aus diesen Gründen hat die Sumitomo Eectric Hardmetal Corporation, Itami, Japan, einen neuartigen Schneidstoff auf Basis von polykristallinem Diamanten ohne Bindephase (PKDoB) entwickelt, welcher in Kooperation mit dem Fraunhofer IPK beim Mikrofräsen von Hartmetall analysiert wurde.

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