Hochleistungsoberflächen für Werkzeuge

© Fraunhofer IST, Falko Oldenburg

Erfolgsfaktor Oberfläche

Leistungsfähige Oberflächen sind eine Schlüsselkomponente für modernste Werkzeuge, insbesondere im Zeitalter von Industrie 4.0. Die Funktionen sind vielfältig: von Reibungsminderung über Verschleißschutz bis hin zu Reduktion störender Werkzeugablagerungen und integrierter Sensorik, die ich Echtzeit prozessrelevante Daten liefert. Durch geeignete Oberflächenstrukturierungen, -behandlungen oder -beschichtungen lassen sich somit Standzeiten von Werkzeugen verlängern, die Produktqualität verbessern sowie Prozesssicherheit und Produktivität erhöhen.

Das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST bietet seinen Kunden maßgeschneiderte Konzepte und Lösungen zur Optimierung von Werkzeugoberflächen für vielfältige Herausforderungen in der industriellen Fertigung. Sowohl die Großindustrie als auch kleine und mittelständische Unternehmen erhalten somit Zugriff auf neueste Innovationen aus den Bereichen des Anlagen- und Beschichtungstechnik sowie der Tribologie. 

Je nach Anforderung und Anwendungsfall werden kundenspezifische belastungsgerechte Oberflächen- und Schichtsysteme entwickelt. Dabei wird je nach Bedarf entweder die gesamte Prozesskette oder einzelne Elemente daraus betrachtet: von der Einstellung der Topographie über die Diffusionsbehandlung bis hin zur abschließenden Beschichtung. Die Kunden profitieren hier insbesondere von der Kompetenz des Fraunhofer IST bei der Beherrschung der Prozesse und ihrer Kombination mit einer Vielzahl von Schichten, wobei ein breites Spektrum an Schichtfunktionen realisiert werden kann.

Die umfangreichen Erfahrungen in der Schichtherstellung und Schichtanwendung werden unterstützt durch anwendungsspezifisches Testequipment und eine entsprechende Schicht- und Oberflächenanalytik mit modernsten Geräten.

Anwendungsfelder

  • Stahl-Bearbeitung, z.B. Schmieden, Zerspanen, Drahtziehen, Blechumformen, Trennen
  • Leichtmetall-Bearbeitung, z.B. Spritzguss, Druckguss, Umformen, Schmieden, Strangpressen, Drahtziehen
  • Kunststoff- und Verbundwerkstoff-Bearbeitung, z.B. Zerspanen, Spritzguss, Pultrusion, Organoblechumformung
  • Lebensmittelherstellung, z.B. Pressen, Schneiden, Rühren, Mischen
  • Herstellung pharmazeutischer Produkte, z.B. Pressen, Schneiden, Rühren, Mischen
  • Holz-Bearbeitung, z.B. Schneiden, Zerspanen

Von der Analyse bis zur Anwendung

Prozessüberwachung durch Dünnschichtsensorik

Neben den genannten Möglichkeiten im Rahmen der dargestellten Prozesskette verfügt das Fraunhofer IST über umfangreiche Kompetenzen im Bereich Dünnschichtsensorik. Druck, Dehnung, Temperatur und Verschleiß können mit Hilfe integrierter Sensorik direkt in den Hauptbelastungszone der Werkzeuge gemessen werden. Dadurch können sowohl die Werkzeugentwicklung als auch Produktionsprozesse optimiert werden.

Schichtsysteme

Mit den zur Verfügung stehenden Beschichtungsprozessen wie CVD- und PVD-Verfahren, Plasmadiffusion oder galvanische Verfahren können vielfältige Schichtsysteme mit einem breiten Spektrum an Funktionen abgeschieden und auch miteinander kominiert werden. Beispiele sind:

Unser Angebot

  • Schadens- und Verschleißanalyse an Werkzeugen
  • Beratung bei Bauteilauslegung und Werkstoffeinsatz
  • Optimierung des Gesamtsystems aus Werzeuggeometrie, Werkzeugwerkstoff, Topographie, Oberflächenbehandlung, Beschichtung, Kühlschmierstoff und Werkstückstoff
  • Kundenspezifische Dünnschichtsensorik auf Werkzeugoberflächen
  • Optimierung der Produktionsprozesse durch integrierte Sensorik
  • Tribo- und Anwendungstests inklusive der Entwicklung von anwendungsspezifischen Testmethoden
  • Unterstützung bei der Beantragung öffentlich geförderter Projekte
  • Marktstudien mit Technologiescreening
  • Entwicklung kostengünstiger Beschichtungsprozesse
  • Muster- und Kleinserienbeschichtungen
  • Simulation von Beschichtungs- und Diffusionsprozessen