Selbstbeschichten ohne Spezialisten – Verkürzung der Prozesskette

Dr. T. Cselle, PLATIT AG, Selzach, Schweiz

Hamburg, 22.01.2014

Das Wesentliche spielt sich in einer dünnen Schicht ab

Selbstbeschichten ohne Spezialisten – Verkürzung der Prozesskette

- Entwicklung und Produktion von High-Tech-PVD Anlagen und Schichten - Turnkey-Systeme - 90 Mitarbeiter (eigenständiges KMU) - 385 Anlagen in 38 Ländern (Jan/2014) - Open Source Philosophie - Keine Lohnbeschichtung

PL1001 PL1001

MoDeC®

80+

111

311

411

Verkäufe und Installationen in den letzten 15 Jahren 211

In-House-Beschichtung Lohnbeschichtung

Design

In House Beschichtung

Vorbearbeitung

Wärmebehandlung Fertigbearbeitung

Qualitäts- kontrolle

Grundsätzliche Ausführungsarten von Werkzeugbeschichtungen heute

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1

2

3

4

5Schnelle Antwortzeit

Einfache Logistik

Regionale Präsenz

Qualität

Service

PreisKostenGewinn

Eigene(exklusive)Schichten

BreitesSchichtspektrum

Kapazität nachBedarf

Neue, dedicated Schichten

Was ist wichtig für die Schichtanwender? oder

Was sind die wichtigsten Gründe für die In-House Beschichtung?

Quelle: L.E.K., München

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1

2

3

4


Einfache Logistik

Regionale Präsenz

Qualität

Service

PreisKostenGewinn








Antwortzeit Logistik Regionale Präsenz

Hartfräsen der Segmente mit beschichteten VHM-Fräsern Falt- und Stanzwalzen mit

beschichteten Segmenten

Kartonverpackungen

Beschichtetes Falt- und Stanzsegment

Produkt; Komplettmaschine Zum Falten und Stanzen von Kartonverpackungen Fa. Madern, Vlaadingen, NL

Schnelle Antwortzeit durch Integration der Beschichtung in die mechanische Fertigung

Hartbohren der Segmente Mit beschichteten VHM-Bohrern

Antwortzeit Logistik Regionale Präsenz

Quelle: Madern, Vlaardingen, Holland

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Einfache Logistik

Regionale Präsenz

Qualität

Service

PreisKostenGewinn








Qualität

In-House-Beschichtung ermöglicht die richtige Reihenfolge für Entschichten, Nachschleifen und Nachbeschichten

Die Entschichtung des frisch nachgeschliffenen Werkzeuges kann die Schneidstoffoberfläche beschädigen. Die Schneidkantenpräparation kann diese Beschädigungen nur bedingt eleminieren.

Die meisten Werkzeugbeschädigungen geschehen während des Handlings (Verpacken, Chargieren)

Konventionell durch Lohnbeschichtung Zukunftsweisend durch In-House-Beschichtung

Qualität

4 4

26

55

7 10

16

40

23

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0

10

20

30

40

50

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TiN TiCN

unbeschichtet neubeschichtet nachgeschliffen nachgeschliffen+entschichtet+neubeschichtet

entschichtet+nachgeschliffen+neubeschichtet

Mat.: 42CrMo4 - Rm=1000N/mm2 - Externe MQL Wz.: d=10mm - z=4 - VHM Schaftfräser - vc=130 m/min - fz=0.07 mm/z - ap=ae=4mm

Einfluss der Reihenfolge auf die Standzeit bei beschichteten VHM-Fräsern

Qualität

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4

Kobalt-Leaching; [%]

0

4

5

6

7Haftgüte; [HF]

0

1

2

3

4

5

6

7

3

2

1

Grenze für guteHaftung

0.7 %

Wieviel Kobalt-Leaching ist akzeptierbar? Hartmetallsorte K10 mit 6% Kobalt

Qualität

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2

3

4


Einfache Logistik

Regionale Präsenz

Qualität

Service

PreisKostenGewinn








Service

Turnkey Beschichtungssystem

-

Service

Elemente eines Turnkey Beschichtungssystem

- Open Source Philosophie - Planung - Beschichtung

- Offene Software - Offene Hardware

- Vor- und Nachbehandlung - Mikrostrahlen - Bürsten - Schleppschleifen - Magnetfinish

- Qualitätskontrolle - Reinigung - Entschichtung

Service

Empfehlung der optimalen Radien zur Schneidenpräparation von VHM-Fräsern

1.2312 - 40CrMnMoS8-6 1.7225 – 42 CrMo4V 1.2343, X38CrMoV5-1 Warmarbeitsstahl, 57 HRC

Zum schlüsselfertigen Beschichtungssystem gehört nicht nur die Lieferung der Anlagen. Der Anwender muss das Know-How auch bekommen; WIE er ALLE Aufgaben ausführen muss.

“Wenn wir wissen, was wir alles wissen sollten, wissen wir schon viel.“ Brigitte Fuchs

Service

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3

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Einfache Logistik

Regionale Präsenz

Qualität

Service

PreisKostenGewinn








Preis, Kosten, Gewinn

Finanzielle Gewinndaten für verschiedene Beschichtungsanlagen Preis, Kosten, Gewinn

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3

4


Einfache Logistik

Regionale Präsenz

Qualität

Service

PreisKostenGewinn








Eigene Schichten

CP- Stähle - CP Stähle; hohe Festigkeit (800…1100 N/mm2) - Extrem feines Gefüge durch Recrystallisation mit Mikrolegierungselementen von Ti or Cb - CP Stähle: Gewichtsreduktion

Quelle: ThyssenKrupp Steel Europe, Volkswagen AG, Salzgitter AG

Anwendung: Feinschneiden von CP- (Complex Phase) - Stählen

Eigene Schichten Feinschneiden

Verschleiss-Vergleichsanalyse mit Hilfe von REM-Aufnahmen nach 30’000 Schnitthüben

Anwendung: Feinschneiden von CP- (Complex Phase) - Stählen

Dedicated Schicht zum Feinschneiden auf der Basis von TripleCoating3® : AlCrN3®

Quelle: Feintool, Liss, Schweiz


REM-Vergleich nach 110’000 Schnitthüben

Material: 16MnCr5 Rm: 440 N/mm2

Blechdicke: 5.6 mm

Quelle: FEINTOOL, Liss, Schweiz

AlTiSiN Referenz FeinAl+; AlTiCrN4

Eigene dedicated Schicht für Feinstanzen von Getriebeteilen


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3

4


Einfache Logistik

Regionale Präsenz

Qualität

Service

PreisKostenGewinn








Breites Schichtspektrum

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20

40

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80

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120

140

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

PVD-Standard-Schichten für industrielle Zerspanungswerkzeuge in den letzten 33 Jahren

TiN

+ TiCN CrN

+ TiAlN

2013: Mehr als 130: Ti-basiert Ti-C basiert Cr-basiert Zr-basiert W-basiert V-basiert Mo-basiert Al-basiert Cr-basiert Si-basiert …..

nACo



Schichtgenerationen Grundschichten des Generationen 1 und 2

Dedicated (an die Anwendung angepasste) Schichten können die Leistung enorm steigern

Breites Schichtspektrum Dedicated Schichten

Werkzeug: Kristen & Görrmann,

Schrupp-WSP Schlicht-WSP

Stan

dmen

ge; L

m [Z

ahnr

äder

]

Stan

dmen

ge; L

m [Z

ahnr

äder

]

Schruppen und Schlichten mit verschiedenen Schichten in einem Werkzeug Dedicated (an die Anwendung angepasste) Schichten können die Leistung enorm steigern

600

450

0

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200

300

400

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SchruppennACo3

SchlichtennACo2

2013

2009


0%

20%

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60%

80%

100%

120%

140%

160%

180%

vc [m/min] f [mm/rev] Lm [holes] Produktivityvf [mm/min]

tc / hole[sec]

machine+tools costs

/ WZ-Einsatz [€]

TiAlN nACo3

140

200

0.39 0.43

34050 35035 1475

2304

2.44

1.56

4717

3146

Wst.Material: GGG40 – ap=60 mm VHM-Stufenbohrer: d=7.1/12 mm – IK: 70 bar - 5 % Emulsion

Quelle: Sauer Danfoss, Steerings, Dänemark

Produktivitätserhöhung mit Nanocomposite-Schicht: nACo2® (AlTiN/SiN)


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1

2

3

4


Einfache Logistik

Regionale Präsenz

Qualität

Service

PreisKostenGewinn








Kapazität nach Bedarf

In KMUs: Wegen Flexibilität

Trend zu mehreren kleinen – mittelgrossen PVD-Anlagen mit 5-6 Chargen / Tag statt einer grossen Anlage mit 2-3 Chargen / Tag

( )

Hauzer Flexicoat 850

Ø500 x 500

PLATIT Pi411

Ø500 x 460 mm

PLATIT Pi311-ECO

Ø485 x 440 mm

PLATIT Pi111

Ø355 x 460 mm

H: Hersteller T: Maschinetyp: V: Beschichtungsvolumen:

Balzers Ingenia

Ø360 x 400 mm

Metaplas Domino

Ø300 x 300 mm

Eifeler Alpha 200

Ø350 x 325 mm

PLATIT Pi111

Ø300 x 440 mm

H: T: V:

Kapazität nach Bedarf

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3

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Einfache Logistik

Regionale Präsenz

Qualität

Service

PreisKostenGewinn








Neue dedicated Schichten

Dedicated (an die Anwendung angepasste) Schichten können die Leistung enorm steigern

Leist

ung

Anwendungsbereich

Universalschicht

Dedicated Schicht-1

Dedicated Schicht-2


Schichtgenerationen Grundschichten des Generationen 3 und 4


Anwendung: Superharte Zerspanung

4

TiSi

Ti

AlSi

3 2

1

TiXCo3® (Si>20%)

TiXCo3®

2. step: Kernlayer AlTiN/SiN

AlTiN/SiN nACo

1. step: Haftlayer TiN

TiN

3. step: Toplayer TiSiN

TiSiN

TripleCoatings3®: Neue (3.) Generation von PVD-Schichten


Fräsen mit TiXCo3®: Im gehärteten Stahl über 60 HRC


Fräsen mit TiXCo3® Im gehärteten Stahl über 54 HRC

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50

100

150

200

250

300

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Hardcut

TiXCo3

Durchschnittsverschleiss VB [um]

Fräszeit [min]

Mat.: Kaltarbeitsstahl - 1.2379 – SKD11 – Wz: d=10mm - z=2 vc=100 m/min – ap=0.3mm – ae=5.5 mm – fz=0.165 mm - MQL


AlCrTiN gradient

AlCrTiN4®

Al/CrN-Multilayer

CrCN AlCrN

CrTiN

Anwendungen von QuadCoatings4®

Neue Schicht fürs Gewinden

+CrCN


6

9

12

15

18

0 250 500 750

Max

. tor

que

(Nm

)

Number of formed threads

CrAlN-HiPi2

AlCrTiN-Tribo

TiN Reference

vc = 20m/min

Wst.Material: 40CrMnMo7 - Rm= 945 N/mm2 Wz.: M8-6HX-InnoForm1-Z - HSSE 23/1 – Ø7.4 – ap=1.5xd, MQL

AlCrN

Gewindeformen

Anwendungen von QuadCoatings4® in Getriebe- und MotorenfertigungNeue Schicht für’s Gewinden

Gewindeformen

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1

2

3

4

5

SchnelleAntwortzeit

Einfache Logistik

Regionale Präsenz

Qualität

Service

PreisKosten…

Eigene(exklusive)…




Zusammenfassung

Dr. T. Cselle, PLATIT AG, Selzach, Schweiz – Hamburg, 22.01.2014

Die wichtigsten Kriterien des Anwenders sprechen eindeutig für die In-House Beschichtung

Das Wesentliche spielt sich in einer dünnen Schicht ab

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Selbstbeschichten ohne Spezialisten – Verkürzung der Prozesskette