Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Kantenschärfung

Beschichtungstechnologie zur gezielten Einstellung von Kantenradien

Schneide eines Kuttermessers, die unter Nutzung der neuen Technologie zur Kantenbeschichtung beschichtet wurde. Eine Kantenverrundung durch die aufgewachsene Schicht wurde weitgehend vermieden.
© Fraunhofer IWS
Schneide eines Kuttermessers, die unter Nutzung der neuen Technologie zur Kantenbeschichtung beschichtet wurde. Eine Kantenverrundung durch die aufgewachsene Schicht wurde weitgehend vermieden.
Schneide eines Kuttermessers, die mit einem Standardprozess beschichtet wurde. Trotz gleicher Ausgangsgeometrien und gleicher Schichtdicken (vgl. Bild oben), ist der Kantenradius durch die Beschichtung wesentlich vergrößert, das Messer ist stumpf.
© Fraunhofer IWS
Schneide eines Kuttermessers, die mit einem Standardprozess beschichtet wurde. Trotz gleicher Ausgangsgeometrien und gleicher Schichtdicken (vgl. Bild oben), ist der Kantenradius durch die Beschichtung wesentlich vergrößert, das Messer ist stumpf.

Projektziele

  • Entwicklung eines Beschichtungsprozesses zur gezielten, variierbaren Einstellung der Kantenschärfe (Kantenradius) an einem Werkstück (z. B. einem Werkzeug) ausschließlich durch die aufwachsende Beschichtung,
  • Weiterentwicklung der Modellvorstellungen für das Schichtwachstum an Kanten,
  • Evaluierung der Haltbarkeit der hergestellten Kanten in einem Modellversuch sowie deren Qualifizierung für anwendungsspezifische mechanische Beanspruchung,
  • Erstellung und Test von Demonstratoren für verschiedene Zielanwendungen sowie die Abschätzung der künftigen, industriellen Umsetzbarkeit.
     

Lösungsweg

In Vorarbeiten konnte nachgewiesen werden, dass durch eine gezielte Prozessführung während der Beschichtung (Prozessgasdruck, Verdampferstrom, elektrische Substratvorspannung, Magnetfelder) im Zusammenspiel mit einem angepassten Schichtsystem, die Erzeugung von im Vergleich zum Ausgangszustand verringerten Kantenradien möglich ist. Im Projekt sollen die dabei gefundenen Abhängigkeiten und Modellvorstellungen genutzt und weiterentwickelt werden, um zu einer gezielten Einstellung des Kantenradius zu gelangen.
 

Angestrebte Ergebnisse

Ergebnis des Projekts ist ein Beschichtungsprozess, der eine gezielte Einstellung des Kantenradius beschichteter Substrate ausschließlich durch die aufwachsende Schicht ermöglicht. Eine Weiterentwicklung von Modellvorstellungen zum Schichtwachstum an Kanten wird angestrebt. Zu Projektende werden beschichtete und getestete Demonstratorwerkzeuge sowie eine fundierte Einschätzung der industriellen Umsetzbarkeit vorliegen.

Nutzen für KMU

Die neue Technologie wird vorrausichtlich angewendet für verschiedenste Werkzeuge mit definierten Kanten. Werkzeuge werden dadurch leistungsfähiger, langlebiger und zuverlässiger. Interessierte Firmen sind vorrangig Werkzeug- und Komponentenhersteller, Beschichtungsdienstleister sowie Anwender der Werkzeuge. Besonders im Bereich der Spezialwerkzeuge und der Beschichtung sind vorrangig KMU aktiv. Insbesondere für diese Firmen ergeben sich Möglichkeiten zum Ausbau aktueller Marktpositionen und zur Erschließung neuer Märkte.