Beschichtung von Formwerkzeugen - Chancen oder Kostenfaktor?

Folienpräsentation. Beschichtungen von Formwerkzeugen können zum Umformen (warm oder kalt, Stahl oder andere Metalle) oder zum Urformen (Kunststoff, Metall oder Glas) eingesetzt werden. Dementsprechend vielfältig sind die Aufgaben der Schichten und die Anforderungen an sie. Die Prozessbedingungen variieren vom Tiefziehen von Stahlblech (variabler Druck, lokal hohe Temperatur, dadurch Schädigung durch Kaltaufschweißungen und Furchen), Spritzgießen von Kunststoff (Temperaturzyklen 100-200 Grad C, Druck 100 MPa, Schädigung durch Adhäsion, Korrosion, Abrasion oder Erosion), Aluminium-Druckguss (670 - 710 Grad C, Schädigung durch Korrosion, Abrasion und thermische Ermüdung) sowie Glasformung (400 - 1200 Grad C, Schädigung durch Ankleben und Hochtemperaturkorrosion). Dementsprechend gibt es verschiedene Schichttypen mit speziellen Anwendungsgebieten. Die Schichten reichen von TiN (Universalschicht) über CrN (Umformwerkzeuge) bis zu tetraedrisch gebundenen Kohlenstoff- (ta-C-)Schichten (superhart für Gleiten und Schneiden). Die Tendenzen gehen zu angepassten Schichten (Ti(BN), CrNX), zu mehrphasigen und Multischichtsystemen, zu amorphem Kohlenstoff (ta-C, ta-C:X), zu Nanokompositen und zur Kombinationsbehandlung des Substrates (Plasmanitrieren, Beschichten, Oxidieren). Aufgebracht werden die Schichten durch PVD (Arc)-, CVD- und PVD-PACVD-Kombinationsanlagen. Der Einsatz von beschichteten Werkzeugen wird an folgenden Beispielen beschrieben: ta-C-beschichtete Ziehbuchsen zum Umformen von verzinktem Kaltbandstahl, Schmiedegesenke zur Warmmassivumformung, Spritzguss-Werkzeug für Nylon mit 40 % Mineralfasern, Schmiedestempel für Halbwarmumformung und Münzstempel. Die Kostenbetrachtung zeigt, dass zwar die Kosten für beschichtete Werkzeuge höher sind, dass aber die Stückkosten durch längere Lebensdauer geringer sind. Beschichtungen sind dann ökonomisch, wenn eine Lebensdauererhöhung des Werkzeuges oder eine Qualitätsverbesserung sinnvoll ist und ein für die Anwendung geeignetes Schichtsystem verfügbar ist.