Neue Beschichtung für Umformwerkzeuge
Standzeitoptimierung senkt Fertigungskosten optischer Glaskomponenten.
Werkzeuge für die Glasumformung halten in Zukunft länger: Eine neue Beschichtung kombiniert eine Platin-Iridium-Schutzschicht mit einer Tantal-Haftschicht und verlängert so die Standzeiten von Werkzeugen für das Präzisionsblankpressen auf mehr als 200 Pressvorgänge. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen entwickelte und testete die neue Beschichtung in Zusammenarbeit mit dem Institut für Oberflächentechnik IOT der RWTH Aachen und vier weiteren Partnern aus der Industrie im Forschungsprojekt „Coat4Glass“.
Abb.: Blick in den weltweit einmaligen Standzeitprüfstand am Fraunhofer IPT: Die Standzeiten von drei unterschiedlichen Beschichtungen werden in einem Prozessdurchlauf bestimmt. (Bild: IPT)
Größtes Manko beim Präzisionsblankpressen war bislang die Standzeit der Umformwerkzeuge: Durch den Kontakt zwischen Werkzeug und erhitztem Glas kommt es rasch zum Verschleiß der Werkzeugoberflächen. Chemische, mechanische und thermische Belastungen zeigen sich in deutlichen Verfärbungen und verstärkter Oberflächenrauheit. Die Edelmetallbeschichtungen, die im Projekt entwickelt und getestet wurden, blieben jedoch auch nach 200 Pressvorgängen nahezu unversehrt. Durch die längeren Standzeiten der Werkzeuge können Hersteller optischer Glaskomponenten ihre Fertigungskosten bei gleichbleibender Qualität deutlich senken.
Die Standzeitoptimierung ist für Unternehmen, die das Präzisionsblankpressen in Deutschland einsetzen möchten, ein wichtiger Erfolgsfaktor. Denn immer noch zögern viele aufgrund der Kosten, in die Technologie zu investieren – obwohl diese bereits vielfach als State-of-the-Art in der internationalen Massenproduktion optischer Bauteile aus Glas gilt. Zahlreiche Branchen, von der Energie-, Beleuchtungs- oder Kommunikationstechnik, über die Medizintechnik bis hin zur Bildverarbeitung und Messtechnik, können von den Ergebnissen des Projekts profitieren, da dort der Einsatz kostengünstiger optischer Technologien immer wichtiger wird.
Im Projekt nahmen das Fraunhofer IPT und seine Partner die Verschleißmechanismen des Präzisionsblankpressens unter die Lupe: Die Ergebnisse unterschiedlicher Testmethoden erlaubten Vergleiche zwischen verschiedenen Beschichtungen und Glassorten und dienten als Grundlage zur Weiterentwicklung von Edelmetallbeschichtungen. Die Werkzeuge wurden dafür am Fraunhofer IPT mit einer speziell modifizierten Beschichtungsanlage für die Versuche präpariert.
Das Fraunhofer IPT verfügt über langjährige Erfahrung mit dem Prozess des Präzisionsblankpressens und ist die erste Forschungseinrichtung in Europa, die sich für die Einführung des Verfahrens in der Produktion stark macht. Das Projekt „Coat4Glass“ wurde vom Fraunhofer IPT koordiniert, weitere Beteiligte waren die Aixtooling GmbH, die AxynTec GmbH, die nanoAnalytics GmbH und die Vitron GmbH als Industriepartner. Das Projekt dauerte von Januar 2013 bis Dezember 2015 und wurde in dieser Zeit mit einer Gesamtsumme von rund 1 000 000 Euro gefördert.
IPT / LK
