Gereedschapscoatings voor duurzamere bewerking

Er is in de afgelopen jaren een grote verschuiving opgetreden in de houding van fabrikanten ten aanzien van duurzaamheid. Onderzoek van Schneider Electric en Omdia concludeerde dat 49% van de productiebedrijven verbeterde prestaties en kostenbesparingen verwacht bij het investeren in duurzaamheid. Maar terwijl de nadruk in discussies omtrent duurzaamheid meestal ligt op Industrie 4.0 oplossingen, moeten bedrijven niet de significante rol over het hoofd zien die bewerkingsgereedschappen kunnen spelen.

Bewerkingsbedrijven realiseren zich nu dat een goede duurzaamheidsstrategie het verschil betekent tussen succes en mislukking – vooral in het licht van de voortdurende uitdagingen van de hedendaagse toeleveringsketen en tekorten aan zowel materiaal als kennis en vaardigheden. Echter, er zijn hindernissen voor de maakindustrie om duurzamer te worden. Bijna een derde van de leiders in de maakindustrie die werden geënquêteerd door Schneider Electric en Omdia, zei dat hun organisaties en verouderde activa en infrastructuur een obstakel vormen om te vergroenen. 27% van hen identificeerde kosten of budget als een belangrijke hindernis, en 19% noemde cultuurverandering als een uitdaging, of het risico van het wijzigen van hun bestaande processen.

Als een oplossing voor deze hindernissen moeten fabrikanten in plaats daarvan zich richten op de significante voordelen van betere bewerkingsgereedschappen voor de duurzaamheid van de productie. Een langere levensduur kan zeker de duurzaamheid ondersteunen en biedt ook een aantal andere voordelen, waaronder een reductie in het aantal gereedschappen die nodig zijn in een productierun, en het reduceren van de noodzaak voor kostbare gereedschapsvervangingen. 

Een ander voordeel van gereedschappen die langer meegaan is de mogelijkheid om veelzijdigere producten te produceren, en wel om twee redenen. Ten eerste kan een gereedschap met een langere levensduur worden gebruikt voor een groter aantal productiecycli voordat het moet worden vervangen of gereviseerd. Ten tweede behoudt het gereedschap met de langere levensduur zijn precisie en prestaties over een langere periode, hetgeen resulteert in verbeterde kwaliteit en consistentie van de producten die worden geproduceerd.

Dat wil niet zeggen dat het behalen van een concurrentievoorsprong op het gebied van productie geen uitdaging is. Aan de ene kant wordt aangetoond dat een reductie van de kosten met de juiste gereedschappen en optimalisatiestrategieën de bewerkingstijden drastisch kan verkorten en de standtijd tot wel twee keer of meer kan verlengen. Aan de andere kant is continu onderzoek naar en ontwikkeling van de actuele uitdagingen waarmee bewerkingsbedrijven worden geconfronteerd essentieel om ervoor te zorgen dat gereedschappen technologisch klaar zijn en de uitdaging aankunnen. 

Laten we ons focussen op volhardmetalen vingerfrezen. Verschillende factoren bepalen de standtijd bij frezen, zoals de verschillende soorten slijtage, waaronder kolkslijtage en slijtage van de flank, en uitbreken van de snijkant dat vaak het gevolg is van trillingen in het werkstuk of het machinegereedschap. Verschillende ontwerpaspecten van een vingerfrees hebben invloed op zijn slijtvastheid, waaronder het basismateriaal, de coating en geometrie van het gereedschap. De geometrie heeft met name effect op de functionaliteit van het gereedschap – zoals beschreven in het rapport Study on tool life and its failure mechanisms door India’s Kamala Institute of Technology & Science (KITS): “De geometrie van het gereedschap heeft een zekere belangrijke invloed voor wat betreft de standtijd, waarbij onder andere de spaangroef en vrijloophoeken ­belangrijk zijn.” 

Daarnaast kan de keuze van het materiaal of de soort van een gereedschap een significante invloed hebben op zijn snelheid of voeding in bewerkingsprocessen, door het beïnvloeden van factoren zoals slijtvastheid, hardheid van het gereedschap, hittebestendigheid en wrijving en spaanafvoer.  

De ontwikkeling van physical vapor deposition (PVD) coatings voor gereedschappen is zo’n duurzaam alternatief. PVD is een proces waarbij de coating wordt afgezet op het oppervlak van het gereedschap, met als doel het verbeteren van zijn levensduur en functionaliteit – en met name de standtijd van het gereedschap. Dit heeft geleid tot nieuwe coatingoplossingen die de standtijd, proceszekerheid en produciviteit nog verder verbeteren. Fabrikanten maken gewag van 30% hogere snijgegevensaan­bevelingen in de primaire toepassingsgebieden ISO P en ISO M.