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Bleifrei Zerspanen mit Carbon-Power

Die Zukunft ist bleifrei – jedenfalls was Messing- und Kupferwerkstoffe angeht. Das führt zu völlig veränderten Materialeigenschaften und Verhalten bei der Zerspanung. Das spürt unter anderem auch die Automobilindustrie. Auf der Suche nach neuen Lösungen werden die Hersteller von innovativen Unternehmen wie Werkö, einem deutschen Hersteller von Präzisions-Zerspanungswerkzeugen, und Oerlikon Balzers unterstützt.

Alles begann im Jahr 2015, als ein Sanitärhersteller, Kunde von Werkö, von vervielfachtem Werkzeugeinsatz bei der Produktion von Drehteilen sprach. Diese mussten neu aus bleifreiem Messing gefertigt werden – laut einer neuen EU-Trinkwasserverordnung, die den Bleianteil im Trinkwasser aus ökologischen Gründen seit 2013 auf 10 Mikrogramm pro Liter limitiert.


Völlig veränderte Zerspanung
»Die Umstellung auf bleifreies Messing führte bei unserem Kunden zu viermal höheren Werkzeugkosten, langen Taktzeiten, Werkzeugbrüchen und viel Ausschuss«, erläutert Vicente Madrid, Produktmanager und Teamleiter Direktvertrieb bei Werkö. Das nun fehlende Blei hatte bisher die Zerspanung und den Spanbruch erheblich erleichtert. Zudem steigern manche bleifreien Werkstoff-Substitute den Werkzeugverschleiss durch Materialaufschmierungen, erzeugen lange Wickelspäne und beeinträchtigen so einen sicheren Prozess. »Die Zerspanung verändert sich komplett«, so Vicente Madrid.


Für perfekte Ergebnisse: Ausgeklügelte Kombination von Werkzeug und Schicht.

Für perfekte Ergebnisse:
Ausgeklügelte Kombination von Werkzeug und Schicht.

Herausforderungen für die Automobilindustrie
Auch Hersteller aus der Automobilindustrie sehen sich – wenn auch aus anderen Gründen – dem gleichen Problem gegenüber. RoHS1- oder vergleichbare Richtlinien beschränken in vielen Ländern den Einsatz von Blei in Elektronikgeräten oder -Bauteilen. Und die ELV2-Richtlinie 2000/53/EG zu Altfahrzeugen erlaubt nur noch bis Juli 2021 eine Ausnahme für Kupferlegierungen, die maximal 4 % Blei enthalten. Die Industrie muss also immer öfter bleifreies oder bleiarmes Kupfer zerspanen. Gleichzeitig wird der Bedarf durch die Elektromobilität rasant wachsen – von nur 185 000 Tonnen im Jahr 2017 auf 1,74 Millionen Tonnen im Jahr 2027, so eine Studie. Der Grund: E-Fahrzeuge inklusive Hybride brauchen bis zu 3,5-mal mehr Kupfer als Autos mit Verbrennungsmotoren, und auch E-Ladesäulen benötigen Kupfer für Kontakte und Anschlüsse.

Partnerschaftliche Lösung
Werkö entwickelte für seinen Sanitärkunden nach intensiven Tests im eigenen Anwendungszentrum eine erfolgreiche Lösung auf Basis eines Sonderwerkzeugs mit ausgeklügelter Spiralisierung und Geometrie. Auch an der Beschichtung wurde getüftelt, denn klassische PVD-Schichten konnten die Resultate nicht verbessern. Doch der Einsatz von BALINIT HARD CARBON von Oerlikon Balzers, langjähriger Partner von Werkö, führte schon beim zweiten Versuch zum Erfolg. Die Kombination des von Werkö entwickelten Sonderwerkzeugs mit BALINIT HARD CARBON Beschichtung löste denn auch das Problem des Kunden – und sowohl Werkzeugkosten als auch Taktzeiten lagen wieder wie früher im Rahmen.

Der Erfolg ist eine Bestätigung für Rico Fritzsche, Segment Manager Cutting Tools bei Oerlikon Balzers: »Wir sammeln schon seit 2014 wertvolle Erkenntnisse über die Zerspanung bleifreier Materialien in Partnerschaft mit Unternehmen und im Forschungskreis.« Und auch Edda Enders, kaufmännische Geschäftsführerin von Werkö, ist zufrieden, auch wenn sie betont: »Für solche Lösungen gibt es kein Patentrezept. Jede Anfrage ist höchst individuell, über die Performance entscheiden letztlich Nuancen.«


Werkö GmbH

  • Ilmenau, Deutschland
  • 74 Mitarbeiter
Werkö ist führender Anbieter von Präzisions-Zerspanungs-werkzeugen für die Metallbearbeitung und zog im letzten Jahr um an einen neuen Standort mit nahezu doppelter Produktionsfläche. Das Unternehmen zählt zur globalen TDC-Gruppe mit Standorten etwa in China, USA, Mexiko und Brasilien.

www.werkoe.de

 

 

BALINIT HARD CARBON

Die Kohlenstoffbeschichtung ist chemisch inert und verhindert die Bildung von Aufbauschneiden und Verklebungen. Sie stellt den Spanfluss wieder her und eignet sich dank extremer Härte (5 000 HV) und geringem Reibwert auch für Trockenbearbeitung. Je nach Anwendung stehen drei Varianten mit verschiedener Schichtstärke zur Verfügung, ebenso eine kundenspezifische Vor- und Nachbehandlung, die Spanfluss und Schnittdrücke wetier optimiert.

www.oerlikon.com/balzers/balinit-hard-carbon

1 RoHS = Restriction of Hazardous Substances; EU-Richtlinie zur Beschränkung [der Verwendung bestimmter] gefährlicher Stoffe.
2 ELV = End of Life Vehicles Directive; EU-Richtlinie über Altfahrzeuge.

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