Abt. Hochleistungskeramik

Präsentation zum Thema: "Abt. Hochleistungskeramik"—  Präsentation transkript:

1 Abt. Hochleistungskeramik
Wissenschaft und Industrie als starke Partner: Neue keramische Schneidstoffe für die industrielle Holz-bearbeitung Bruno Ehrle ManuFuture / CerWoodCut / EHR

2 Inhalt… OERTLI Werkzeuge AG Firmenportrait
Anforderungen an die Holzbearbeitung Wie alles begann… 1. KTI-Projekt “Woodtool” Machbarkeitsstudie 2. KTI-Projekt “CerWoodCut” Endkonturnahe Herstellung von CMC-Schneiden 3. KTI-Projekt “PerWoodCut” CMC-Schneiden für die high speed Holzbearbeitung Dank und Aussichten ManuFuture / CerWoodCut / EHR

3 Firmenportrait OERTLI Werkzeuge AG Paul Oertli jun. Thomas Oertli
Präzisionswerkzeuge und Systeme für die maschinelle Holzbearbeitung seit 1923 9 Tochtergesellschaften ca. 350 MitarbeiterInnen in der OERTLI Gruppe ca. 180 MitarbeiterInnen in der Schweiz Produktion in der Schweiz und Holland Umsatz Schweiz 2011 ca. 27 Mio CHF geführt in der 3. Generation durch: Paul Oertli jun. Thomas Oertli ManuFuture / CerWoodCut / EHR

4 Firmenportrait Produkte ManuFuture / CerWoodCut / EHR

5 Firmenportrait Produktion Am Hauptstandort in Höri bei Bülach
Einzelteil- und Seriefertigung mit hohem Automatisierungsgrad bis zu 24/7 Einzelteilfertigung von Werkzeugkörpern Seriefertigung von Wendeschneiden ManuFuture / CerWoodCut / EHR

6 Anforderung Holzbearbeitung
Holzstruktur Zellstrukturen fasrig inhomogen anisotrop Bild-Quelle: IfW Stuttgart ManuFuture / CerWoodCut / EHR

7 Anforderung Holzbearbeitung
Schnittrichtungen Schnittrichtungen (nach Kivimaa): senkrecht zur Faser längs zur Faser quer zur Faser Fachausdrücke: Hirn- oder Stirnschnitt Längsschnitt Querschnitt ManuFuture / CerWoodCut / EHR

8 Anforderung Holzbearbeitung
Vorspaltung Bild-Quelle: IfW Stuttgart ManuFuture / CerWoodCut / EHR

9 Anforderung Holzbearbeitung
Schnittkante Die Holzfaser müssen sauber durch-trennt werden und dürfen nicht gequetscht werden. Anforderung an die Schneide: Korngrössen < 1 μm: Kantenverrundung < 5 μm der scharfen Schnittkante Keilwinkel von 40 bis 60° Hohe Härte und Festigkeit: Querwuchs, Verästelungen und Sandeinschlüsse Leimfugen, Kunstharzbeschichtungen hohe Schnittgeschwindigkeiten von bis zu 100 m/s lange Standzeiten Thermische und chemische Resistenz: bis zu 800°C an der Schnittkante keine Kühlung möglich chemische Reaktionen mit Gerbsäuren Kantenverrundung: Schneidkeil ≈ 3.5 μm Schichtdicke ≈ 2.5 μm Schneidkeil mit Beschichtung ≈ 6.7 μm Bild-Quelle: empa ManuFuture / CerWoodCut / EHR

10 Wie alles begann… OTS vom 8. November 2002
Hochleistungskeramik - ein Werkstoff mit glänzender Zukunft: Keramik-Metall-Komposite Keramik mit Teileigenschaften von Metallen Mechanokeramik Schneidkeramik Kontakt zu abrasiven Medien sehr hohe Verschleissfestigkeit sowie sehr hohe Härte Signifikant verbesserte mech. Eigenschaften 3x höhere Bruchzähigkeit als "normale" Keramiken Wesentlich geringeres spezifisches Gewicht ¼ bis ½ des Gewichtes von Hartmetall (HW) ManuFuture / CerWoodCut / EHR

11 1. KTI „WoodTool“ Von Juli 2004 bis Mai 2005 Machbarkeitsstudie:
Vergleich von Standard Si3N4 zu einem Ceramics-Matrix-Composites (CMC) Das Standard Si3N4 hat nach den ersten Schnittmetern versagt Entwickeln eines CMC‘s auf konventionellem Weg malen, trocknen, sprühen, sintern, HIPen Si3N4-SiC basierendes CMC Ermittlung der wichtigsten mechanischen Eigenschaften Dichte: 3.35 gcm3 Ø Korngrösse: < 0.5 μm Härte: 2100 MPa (HV30) Bruchzähigkeit: 6.2 Bild-Quelle: empa ManuFuture / CerWoodCut / EHR

12 1. KTI „WoodTool“ Von Juli 2004 bis Mai 2005 Machbarkeitsstudie:
Konventionelle Herstellung der CMC-Rohlinge Sintern in Scheiben mit uni-axial Druck Zu hohe Herstellkosten durch aufwendige Formgebung Laserschneiden der groben Schneidenkontur Mehrstufiges Vorschleifen aller Flächen (Cracks) Feinschleifen der Schnittkante Läppen der Schnittkante Standzeitversuche mit dem Referenzmaterial 3 bis 5 mal höhere Standzeit zu Standard-HW ermittelt Makroausbrüche auf der Schnittkante Nicht tolerierbar  Standzeitende Bild-Quelle: empa ManuFuture / CerWoodCut / EHR

13 2. KTI „CerWoodCut“ Von Oktober 2007 bis März 2010
Auswirkungen von Makroausbrüchen auf dem Holz: Versagen der Schnittkantenintegrität Bild-Quelle: empa ManuFuture / CerWoodCut / EHR

14 2. KTI „CerWoodCut“ Von Oktober 2007 bis März 2010
Endkonturnahe Herstellung von CMC-Schneiden: Modifikation des CMC Referenzmaterials Damit Gasdrucksintern möglich wird Signifikante Reduktion der Herstellkosten Ähnliches Processing via Pressformen wie bei der Hartmetall Herstellung Rohling nahe an der Endkontur Nicht alle Flächen müssen bearbeitet werden Neues Werkzeug-Design Reduktion der Klemmkraft infolge kleinere Fliehkräfte Höhere Drehzahlen / kleinere Werkzeuge Verhindern von Makroausbrüchen Durch anbringen einer Mikrofase Als Diplomarbeit an der UNI Stuttgart ManuFuture / CerWoodCut / EHR

15 2. KTI „CerWoodCut“ Von Oktober 2007 bis März 2010 Aufgabenteilung:
Materialwissenschaftliche Arbeiten / Processing EMPA Sintern unter industriellen Bedingungen Ceratizit Mamer (L) Endbearbeitung inkl. Mikrofase Ceratizit Horb (D) Design Schnittgeometrie / Redesign Werkzeuggeometrie / Prototypen OERTLI Bild-Quellen: empa ManuFuture / CerWoodCut / EHR

16 3. KTI „PerWoodCut“ Start Dezember 2011
CMC-Schneiden für die „high speed“ Holzbearbeitung: Weitere Reduktion der Herstellkosten Reduktion der Härte/Sprödigkeit vs Standzeit bessere mechanische Bearbeitbarkeit Steigerung der Kantenintegrität Steigerung der Produktivität durch „high speed“ Bearbeitung Focuswechsel von Standzeit auf Produktivität beim Endkunden Schlanke Schneidenklemmung führt zu kleineren Werkzeugen Höhere Schnittgeschwindigkeiten führt zu höheren Vorschüben Know-How in eigener Hand Know-How Aufbau in der mechanischen Bearbeitung von keramischen Schneidstoffen Mechanische Endbearbeitung der Schnittkante im eigenen Haus Produktion in der Schweiz Stärkung des Werkplatzes Schweiz Erhaltung von Arbeitsplätzen ManuFuture / CerWoodCut / EHR

17 Durch Beharrlichkeit zum Erfolg!
Aussichten Immer schneller, höher, weiter….. Wissenschaft und Industrie als starke Partner: Ein KTI-Projekt ist die ideale Plattform für die Industrie, um wissenschaftliches Know-How praxisgerecht umzusetzen Nicht alle Lösungs-Ansätze für immer gleich zum Erfolg Solange noch Ideen zur Problemlösung bestehen, sollte man „am Ball“ bleiben OERTLI hat dadurch die Chance eine komplett neue Werkzeuggeneration auf den Markt zu bringen Durch Beharrlichkeit zum Erfolg! ManuFuture / CerWoodCut / EHR

18 Thanks for your attention
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