Im Technischen F & E-Zentrum beschäftigte man sich 23 Jahre lang mit der Entwicklung von rein karbidischen Hartstoffen. Das Hauptkriterium war eine Abscheidetemperatur, die zwischen 480° C und 600 °C liegen sollte. Zusätzlich sollte sich dieses Hartstoff-System durch folgende Eigenschaften auszeichnen:
· geringe Neigung zum Kaltverschweißen mit Eisen-, Aluminium-, Kupfer- und anderen Metall-legierungen
· einen sehr geringen Reibungskoeffizienten,
· eine Orangenhautstruktur der Oberfläche,
· eine sehr gute Haftfestigkeit mit dem Substrat (ohne Haftungsverstärker wie z. B. einer Nickel- oder einer Kobalt-Zwischenschicht, einer durch Sandstrahlen aufgerauten Oberfläche, was in den meisten Fällen eine unerwünschten Kantenverrundung zu Folge hat, usw.) ,
· relativ gute Wärmeleitfähigkeit
· relativ gute Korrosionsbeständigkeit
· optimale Schichtdicken von 1,5 µm/Flanke auf z.B. scharfen Messerschneiden, Gewindebohrerschneiden und Schlichtwerkzeugen
Zum ersten Mal nach 23 Jahren wurden im Jahr 2017 1,5 Mikrometer dicke Titan-Karbid-Mono-schichten bei einer Temperatur von 510 °C auf Hartmetall-Polygonmessern für die Bearbeitung von Kevlar-Gewebe, welche in der Reifenherstellung eingesetzt werden, abgeschieden. Diese Messer wurden sofort in der Reifenindustrie eingesetzt. Die Überraschung war groß. Die normale Standzeit eines nicht beschichteten Polygonmessers beträgt etwa 22-24 Stunden. Diese Standzeit von 24 Stunden konnte dank dem karbidischen Nano-Hartstoff Typ BISON auf Anhieb um den Faktor 10 verbessert werden. Dieses Ergebnis animierte die Forscher zu weiteren Standzeitentwicklungen. Es ist gelungen, durch eine gezielte Beimischung von weiteren Elementen, neue karbidische, sehr technisch interessante Hartstoffsysteme herzustellen.
Dank diesen neuen Hartstoffsystemen konnte die Lebensdauer von sowohl HSS- als auch HM-Massiv-Polygonmessern um weitere 400-600 % erhöht werden. Ähnliche Resultate erzielte man bei der Oberflächenveredelung von Gewindebohrern, die in der Bearbeitung von Grauguss, Edelstahl-, Werkzeugstählen, usw. eingesetzt werden. Hier beläuft sich die Standzeit auf 100 % bei nicht beschichteten, 300 % bei mit TiAlN beschichteten und 1700 % bei mit dem neuen Schichtsystem Typ BISON veredelten Gewindebohrern (für das Gewindeschneiden im GGG70). Auch beim Gewindebohren in 1.2379 konnte die Standzeit weiter vom Faktor 5 auf 9 erhöht werden.
Durch die Oberflächenveredelung von mit BISON beschichteten HM-Schaftfräsern, die in der Zerspanung von AlMgSi-Legierungen eingesetzt werden, konnte die Standzeit im Vergleich mit TiCN veredelten Werkzeugen um den Faktor 6 bis 7 weiter gesteigert werden. In diesem Fall, um die optimale Schneidfähigkeit des Fräsers zu bewahren, sind an den Funktionsflächen und Kanten 1,5 ± 0,1 µm dicke karbidische Multi-Nano-Hartstoffschichten abgeschieden worden. Ein weiterer Erfolg ist hier die Tatsache, dass an so beschichteten Werkzeugen keine Kaltverschweißung mit Aluminium festgestellt wurde.
In der Automobilindustrie werden sowohl die höchsten geometrischen Bohrungsgenauigkeiten als auch die geringsten Oberflächenrauheiten verlangt. Um dies zu garantieren müssen in der Bohrungsfertigung Werkzeuge eingesetzt werden wie Bohrer, Reibahlen, Gewindebohrer und -former, die sich durch extrem gute Langzeit-Schneidenstabilität, höchstmögliche Abriebresistenz, niedrigem Reibungsbeiwert, relativ gute Wärmfestigkeit, geringe Neigung zum Kaltverschweißen mit FE- und NE-Metallen und ihren Legierungen, GFK, CFK, legierten Kunststoffen und anderen hybriden Werkstoffen aus-zeichnen. Diese mannigfaltigen Forderungen konnten mit sehr gutem Erfolg durch die Oberflächenveredelung mit dem BISON-Schichtsystem erreicht werden.
Sensationelle Ergebnisse erzielte man mit dem BISON-Hartstoff bei der Oberflächenveredelung von Hartmetallwerkzeugen, die in der Bearbeitung von MDF, LDF sowie Harthölzern gefunden haben. Die Lebensdauer dieser Werkzeuge konnte hier im Vergleich mit den typischen PVD-Hartstoffen beschichteten Werkzeugen um den Faktor 15 bis 25 gesteigert werden.
Im Technischen F & E-Zentrum werden zurzeit Hochleistungs-BISON.A oder BISON.B-Werkzeuge so-wohl für inländische als auch für ausländische Möbel-, Sonderanlagen-, Hochleistungstransformatoren-, Schiffs- und Flugzeug-MDF- oder LDF-Elemente-Hersteller gefertigt und mit Erfolg eingesetzt.
Im F & E-Zentrum werden sowohl neue BISON-Werkzeuge hergestellt, abgenutzte in Stand gesetzt (nachgeschliffen & beschichtet) und Fremdprodukte mit BISON-Hartstoffen im Lohnverfahren veredelt. Alle im F&E-Zentrum hergestellten Werkzeuge werden auf hochpräzisen multiachsigen CNC-Zentren von hochqualifizierten Spezialisten hergestellt, s. Abb.2. Hier beschäftigt man sich sehr intensiv mit der Entwicklung von Schneiden mit optimalen Schneidengeometrien als Funktion der physikalischen Eigenschaften des zu bearbeitenden Werkstoffs. Es werden im Augenblick sowohl Standard- als auch Sonderwerkzeuge, wie jegliche Hartmetallbohrer, Bohrfräser, Reibahlen, Standardfräser, Stufenfräser, Sonderfräser und Messer für die Bearbeitung von Holz, Kunststoff, Papier, Pappe, Zigarettenpapier, Karton, Gummi usw. entwickelt, hergestellt und mit einem entsprechenden BISON-Hartstoff veredelt.
