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Gar nicht so spröde

Technik
Gar nicht so spröde

Diese Schraube hätte eine HartmetallSchneide zerbrochen, der Keramikfräser hat lediglich eine kleine Scharte Es gibt noch keine zugelassenen Subkeramikwerkzeuge. Die Forscher nutzen die alten Messerköpfe
Neuartige keramische Schneiden könnten bald die Hartmetalle verdrängen. Drei Forscher vom Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik an der TU Braunschweig stellen ihre Entwicklung vor.

Ergebnis eines Gemeinschaftsprojektes der TU Braunschweig und des Fraunhofer Instituts für Keramische Technologien und Sinterwerkstoffe in Dresden sind neuartige keramische Schneidstoffe. Sollten Werkzeuge mit diesen Schneiden in Serie gehen, stünde dem Holzverarbeiter bald eine interessante Alternative zum Hartmetall zur Verfügung. Die neuen Schneiden bestehen aus Submikrokeramiken mit einer besonders feinen Kornstruktur mit Korngrößen unterhalb eines Mikrometers. Daher sind sie im Gegensatz zu konventionellen keramischen Schneidstoffen nicht spröde und bruchempfindlich. Submikrokeramiken eignen sich hervorragend für das Fräsen von Holzwerkstoffen.

Die neuen Schneiden wurden im Verlauf der Untersuchungen beim Umfangs-Planfräsen der Schmalflächen beschichteter Spanplatten sowie von MDF eingesetzt. Mit den neuen Schneiden ließen sich längere Standzeiten erzielen als mit Hartmetallwerkzeugen. Die besten Ergebnisse brachten Keramiken aus reinem Aluminiumoxid (Al2O3), die mittels der defektfreien Gießtechnologie hergestellt wurden.
Neben der Zerpanung von Holzwerkstoffen wurde auch das Schärfen der Keramikschneiden untersucht. Um eine ausreichende Stabilität der Schneide sicher zustellen, können nicht beliebig kleine Keilwinkel geschliffen werden. Durch Optimierung des Herstell- sowie des Schärfprozesses der Keramiken gelang es, Keilwinkel von bis zu 55° zu erzielen. Die Kantenrauheiten der Schneiden lagen dabei im Bereich der von Hartmetall.
Zusätzlich wurde das Verhalten von Hartmetall- und Submikrokeramikschneiden bei sehr hohen, kurzzeitigen Belastungen untersucht, wie sie z.B. durch Fremdstoffe in den Holzwerkstoffen auftreten. Dazu wurden in die Schmalfläche einer Spanplatte zwei Schrauben von 4 mm Durchmesser eingeschraubt. Beim Fräsen mit Hartmetall wurde die Schneide schon beim ersten Kontakt zerstört. Die Keramikschneide dagegen fräste die Schrauben einfach mit ab und wies nur einen kleinen Schneidenausbruch auf, was nicht zum Ausfall des Werkzeugs führte.
Mit den Submikrokeramiken stehen neue Schneidstoffe zur Verfügung, die insbesondere in Hinblick auf die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSC) gute Verwendungsmöglichkeiten in der Holzbearbeitung aufweisen. Die Vorteile liegen in den hohen Standzeiten und der Unempfindlichkeit gegenüber Werkzeugbrüchen, welche gerade bei hohen Drehzahlen eine große Gefahr für Bediener und Maschine darstellen. Hierzu wird es allerdings notwendig sein, die derzeitige Einzelfertigung der Schneiden in eine Massenproduktion zu überführen und so die Herstellkosten zu senken.
Dr.-Ing. Hans-Werner Hoffmeister
Dipl.-Ing. Przemek Gogolewski Dipl.-Ing. Christian Armbrecht
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