Ein Projekt der INPLAS-AG „Werkzeugbeschichtungen“
ÖkoClean – Ökologische und funktionsoptimierte Vorbehandlungskette für die Plasmabeschichtung komplex geformter Schneidwerkzeuge
Bei der Produktion von beschichteten Werkzeugen fallen, je nach Betriebsgröße, jährlich mehrere Tonnen umweltbelastende Abfälle an. Die Arbeiten in diesem Vorhaben zielten darauf ab, für das aus der Fertigung kommende Bauteil bis hin zum beschichteten Werkzeug eine Reinigungskette zu schaffen, die sich
- durch hohe Reinigungswirkung,
- deutlich geringere Umweltbelastung,
- markante Ressourcenschonung und
- hohe wirtschaftliche Attraktivität
auszeichnet. Hochqualitative Hartstoffschichten, z. B. auf der Basis von TiN, TiAlN, CrN oder CrAlN, können haftfest nur auf rückstandsfrei gereinigten Bauteiloberflächen appliziert werden. Wesentlich ist die effektive Entfernung von Partikeln, Bearbeitungsrückständen, Korrosionsprodukten und Schmierstoffen. Derzeit wird hierzu eine Reihe verschiedener Prozesse eingesetzt, z. B. die nasschemische Behandlung, was oftmals unter Freisetzung umweltbelastender Abfallstoffe (saure oder alkalische Abwässer, teilweise mit Schwermetallen oder schwer abbaubaren organischen Stoffen belastet) geschieht.
In diesem Vorhaben wurden neuartige umweltfreundliche und gleichzeitig kosteneffiziente Kombinationen aus aufeinander abgestimmten Vorbehandlungsprozessen entwickelt, die insbesondere für geometrisch komplexe Zerspanungswerkzeuge geeignet sind. Dabei kommen unterschiedliche mechanisch wirkende oder fluidische Reinigungsprozesse sowie optimierte Plasmafeinreinigungsschritte zum Einsatz.
Speziell sind dies die Reinigung mit CO2-Schnee, Verwendung neuartiger ökologischer wässriger Medien mit Ultraschallunterstützung und das plasmaelektrolytische Polieren. Für die Plasmafeinreinigung wurden neu entwickelte Plasmaquellen eingesetzt, die effektive Sputterprozesse mit hochleistungsgepulster Zerstäubung und die plasmachemische Behandlung der Oberfläche vor der Beschichtung ermöglichen. Alle Prozesskombinationen wurden auf synthetisch verschmutzten Zerspanwerkzeugen appliziert und nach der Plasmabeschichtung auf ihre technologische Tauglichkeit in Zerspanungsuntersuchungen bezüglich der Standzeit untersucht.
Die entwickelten Methoden und Prozesse wurden abschließend ökologisch und wirtschaftlich evaluiert und ihr Transfer in die industrielle Anwendung vorbereitet.
