Woran sind die Unterschiede zwischen gutem und günstigem Mikrowerkzeug zu erkennen und wie sehen die besten Mikrowerkzeuge für die Medizintechnik aus? Vier Expertinnen und Experten stehen Rede und Antwort im NCF-Check.
Die drei Beschichtungskriterien und das 1x1 für Mikrowerkzeuge
Unter dem Mikroskop lassen sich anhand der folgenden drei Kriterien Mikrowerkzeuge und ihre Beschichtungen gut beurteilen: Nummer 1 ist die Oberflächenglätte der Schicht. Hier gilt: je glänzender die Schicht, desto glatter die Oberfläche. Nummer 2 sind homogene, nicht schartige Schneiden, gegebenenfalls scharf ohne Präparation, ein Indikator für guten Schliff, und bei verrundeten Schneiden eine optimale Präparation der Werkzeuge vor dem Beschichten. Nummer 3 ist der saubere Abschluss der Beschichtung am Schaft oder Spannutenauslauf, was ein Indiz für die Sorgfalt im Detail beim Beschichter ist. Gute Performance der Werkzeuge erzielen Sie durch konstante Standzeiten sowie durch homogene Schneiden für perfekte Werkstückoberflächen − und natürlich eine angepasste Beschichtung auf das Werkzeug durch kundenspezifische Arbeitspläne und Abläufe beim Beschichter – inklusive Top-Haftung. Zur Stahlbearbeitung empfehlen wir Ferro-Con, für CrCo Inoxa-Con, für Titan Inoxa-Con sowie Alu-Con, für Graphite und ZrO2 CCDia Carbon-Speed.
„Das A und O sind die Geometrie und eine effiziente Kühlung“
Klingt einfach, ist aber relativ komplex: Geeignete Werkzeuge für Medizintechnik und Implantate zeichnen sich dadurch aus, dass sie die Probleme der verwendeten Materialien bei der Bearbeitung meistern. Dies geht vor allem über die Geometrie und eine effiziente Kühlung. Letztere ist unserer Meinung nach das A und O, denn sie ermöglicht sowohl eine schnellere Bearbeitung als auch eine höhere Standzeit der Werkzeuge. Ideal ist eine Kühlung, welche im Werkzeug integriert ist. Denn auf diese Weise ist in jeder Fräsposition eine gezielte und kontinuierliche Kühlung direkt an den Schneiden garantiert. Die Kühlung sorgt auch für eine schnelle Spülung der Späne aus der Fräszone, so dass diese bei einem folgenden Fräsdurchgang nicht vom Werkzeug erneut erfasst und zerstückelt werden und damit die Oberfläche beschädigen. Die Schneidengeometrie muss so ausgebildet sein, dass sie den bei diesen Materialien höheren auftretenden Schnittkräften standhalten können, wodurch eine gute Prozesssicherheit ermöglicht wird. (S.34/NCFertigung 10/2020 ).
„Wir setzen in der Regel auf weichschneidende Geometrien bei Mikrowerkzeugen“
Die besten Werkzeuge für Implantate erkennen Sie im ersten Ansatz, wenn die Qualität der Werkzeuge und die Standzeit gleichbleibend gut ist. Wichtiges Kriterium ist auch die Schleifqualität der Makro- und vor allem Mikrogeometrie der Schneidkanten. Diese ist ein wesentlicher Bestandteil, da die Vorschübe pro Zahn häufig im µm-Bereich liegen. Das angepasste Hartmetallsubstrat für das zu bearbeitende Material, aber besonders auch auf die Werkzeugausführung ist ebenfalls von Bedeutung. Werden sehr lange Werkzeuge eingesetzt, muss auch die Biegebruchfestigkeit passen. Dies alles in Kombination mit einer angepassten Beschichtung für Mikrowerkzeuge führt letztlich zu einem wirtschaftlichem und maßhaltigem Ergebnis. In der Regel setzen wir auf weichschneidende Geometrien, die auf die Materialien abgestimmt sind. Für Titanlegierungen, rostfreie Stähle sowie Cobalt-Chrom-Implantate passen besonders die Kugel- und Torusfräser aus unseren Reihen DSKM und DSTM. Dazu sind Torusfräser ab Ø 0,5 mit vier Schneiden erhältlich.
„Die Formgenauigkeit unserer Mikrowerkzeuge für Medizintechnik ist kleiner 10 µm“
Mikrowerkzeuge benötigen einen ausgezeichneten Rundlauf sowie engste Toleranzen für Formgenauigkeit und Werkzeugdurchmesser. Um lange Standzeiten zu erreichen, verwenden wir Ultrafeinstkorn mit hohem Binderanteil und anwendungsoptimierte Beschichtungen, die hochtemperaturbeständig und adhäsionsmindernd sind. Unsere Werkzeuge zeichnen sich durch Spanwinkel zwischen 3 und 8° aus, die Freiwinkel dimensionieren wir mit bis zu 10°. Beim Fräsen von Implantaten für den Medizinbereich sind diese Eigenschaften zwingend erforderlich, um gute Qualität am Werkstück zu generieren. Unsere Top-Produkte zum Fräsen der Implantate sind die patentierten Gewindewirbler 462 mit extrem scharfen Schneidkanten durch polierte Oberflächen, einer Rundlaufgenauigkeit von 3 µm und Formgenauigkeit kleiner 0,010 mm. Durch die Erweiterung der Ausformung des Gewindewirblerprofils erzeugt dieser gratfreie Gewinde während Schrupp-Schlichtoperationen in kurzen Prozesszeiten.