Die Vielfalt der Werkstoffe bei KWS Kölle GmbH: Kompetenz in der Bearbeitung unterschiedlichster Materialien

Die KWS Kölle GmbH steht seit über 40 Jahren für herausragende Leistungen im Werkzeugbau und in der Sonderfertigung. Ein zentraler Aspekt unseres Erfolges ist die Fähigkeit, eine breite Palette von Werkstoffen mit höchster Präzision zu bearbeiten. Unsere erfahrenen Mitarbeiter und unser moderner Maschinenpark ermöglichen es, sowohl gängige als auch exotische Materialien zu verarbeiten. Im Folgenden stellen wir einige dieser Werkstoffe vor, erläutern ihre typischen Einsatzgebiete und geben Einblicke in ihre spezifischen Bearbeitungseigenschaften.

Edelstahl und hochwarmfeste Edelstahllegierungen

Edelstahl ist bekannt für seine Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit. Er findet Anwendung in der Lebensmittelindustrie, Medizintechnik und im Bauwesen. Die Bearbeitung von Edelstahl erfordert aufgrund seiner Härte spezielle Werkzeuge und Techniken, um eine Überhitzung und Verformung zu vermeiden.

Hochwarmfeste Edelstahllegierungen wie 1.4429 und 1.4429ESU kommen in Hochtemperaturanwendungen, beispielsweise in der chemischen Industrie oder Luft- und Raumfahrt, zum Einsatz. Aufgrund ihrer hohen Festigkeit und Zähigkeit ist die Bearbeitung anspruchsvoll und erfordert Hochleistungswerkzeuge sowie eine effiziente Kühlstrategie.

Normalstahl, Werkzeugstähle und hochlegierte Stähle

Normalstahl, auch Baustahl genannt, wird häufig im Maschinenbau und in der Bauindustrie eingesetzt. Er zeichnet sich durch gute Verarbeitbarkeit und Wirtschaftlichkeit aus. Bei der Bearbeitung ist auf die Wahl der richtigen Schneidwerkzeuge zu achten, um eine optimale Oberflächenqualität zu erzielen.

Werkzeugstähle werden für Schneid-, Stanz- und Umformwerkzeuge verwendet. Sie müssen eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit aufweisen. Die Bearbeitung erfordert oft den Einsatz von Hartmetall- oder PKD-Werkzeugen sowie Hochgeschwindigkeitsstrategien zur Optimierung der Standzeiten.

Pulvermetallurgische Stähle bieten durch ihre feinkörnige Struktur eine verbesserte Zähigkeit und Verschleißfestigkeit. Die Zerspanung ist anspruchsvoll und erfordert hohe Schnittkräfte sowie optimierte Prozessparameter.

Hochlegierte Stähle, die oft Chrom, Nickel oder Molybdän enthalten, werden für besonders widerstandsfähige Bauteile verwendet. Ihre Bearbeitung ist aufgrund der Materialzähigkeit und höheren Neigung zur Kaltverfestigung herausfordernd.

Aluminium und Aluminiumlegierungen

Aluminium ist ein leichter Werkstoff mit hoher Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Es wird in der Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt sowie im Bauwesen verwendet. Die Bearbeitung von Aluminium erfordert scharfe Werkzeuge, um Gratbildung zu minimieren, und es ist auf die Wärmeableitung zu achten, da Aluminium Wärme gut leitet. Verschiedene Aluminiumlegierungen bieten unterschiedliche Festigkeiten und Bearbeitungseigenschaften.

Hartmetall

Hartmetall ist ein Sintermetall, das hauptsächlich aus Wolframcarbid (WC) besteht und mit einem Binder wie Kobalt oder Nickel legiert ist. Diese Kombination verleiht Hartmetall außergewöhnliche Härte und Verschleißfestigkeit, wodurch es in vielen Industrien unverzichtbar ist.

Die Bearbeitung von Hartmetall stellt aufgrund seiner Härte und Sprödigkeit eine besondere Herausforderung dar. Moderne Technologien wie Schleifen, Funkenerosion, HSC-Fräsen und CNC-Drehen sowie Laser- und Ultraschallbearbeitung bieten jedoch vielfältige Möglichkeiten, um Hartmetall effizient und präzise zu bearbeiten. Diese Methoden ermöglichen die Herstellung komplexer und hochwertiger Bauteile, die in zahlreichen Industrien unverzichtbar sind.

Bronze

Bronze, eine Legierung aus Kupfer und Zinn, wird für Lager, Zahnräder und Kunstgegenstände verwendet. Sie zeichnet sich durch gute Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit aus. Bei der Bearbeitung von Bronze ist auf die Bildung von langen Spänen zu achten, weshalb geeignete Spanbrecher und Kühlmittel eingesetzt werden sollten.

Graphit

Graphit wird in der Elektrotechnik, beispielsweise für Elektroden, und als Schmiermittel verwendet. Es ist ein spröder Werkstoff mit guter Temperaturbeständigkeit. Die Bearbeitung erfordert spezielle Werkzeuge, da Graphit abrasiv wirkt, und es entsteht feiner Staub, der abgesaugt werden muss.

Hastelloy

Hastelloy ist eine Nickelbasislegierung, die in der chemischen Industrie und Luftfahrttechnik eingesetzt wird, insbesondere in korrosiven Umgebungen. Die Bearbeitung von Hastelloy ist anspruchsvoll, da der Werkstoff zäh und wärmebeständig ist, was den Einsatz von Hochleistungsschneidwerkzeugen und effektiver Kühlstrategie erfordert.

Inconel

Inconel, ebenfalls eine Nickelbasislegierung, findet Anwendung in Turbinen, Kernreaktoren und der Luftfahrt, wo hohe Temperaturen auftreten. Aufgrund seiner Festigkeit und Wärmebeständigkeit ist die Bearbeitung von Inconel herausfordernd und erfordert den Einsatz von speziellen Werkzeugen sowie kontrollierten Schnittgeschwindigkeiten, um Werkzeugverschleiß zu minimieren.

Invar

Invar ist eine Nickel-Eisen-Legierung mit extrem niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten, was sie ideal für Präzisionsinstrumente, Uhren, Messgeräte und Luft- und Raumfahrtanwendungen macht. Die Bearbeitung von Invar erfordert spezielle Werkzeuge und moderate Schnittgeschwindigkeiten, um Verformungen zu vermeiden und eine hohe Maßhaltigkeit zu gewährleisten.

Keramik

Keramische Werkstoffe werden in der Elektronik, Medizintechnik und als Schneidwerkzeuge verwendet, dank ihrer Härte und Temperaturbeständigkeit. Die Bearbeitung von Keramik ist aufgrund ihrer Sprödigkeit schwierig und erfordert diamantbeschichtete Werkzeuge sowie präzise Steuerung der Bearbeitungsparameter, um Risse zu vermeiden.

Zirkonoxid ist ein besonders widerstandsfähiger keramischer Werkstoff, der in der Medizintechnik (z. B. Zahnimplantate), Luftfahrt und Elektronik eingesetzt wird. Es besitzt eine hohe Bruchzähigkeit und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit. Die Bearbeitung von Zirkonoxid erfordert Hochpräzisionsmaschinen und diamantbeschichtete Werkzeuge.

Aluminiumoxid wird aufgrund seiner Härte und Temperaturbeständigkeit für Schleifwerkzeuge, Lager und Hochleistungskeramiken verwendet. Es ist extrem verschleißfest, was die Bearbeitung schwierig macht. Daher werden spezialisierte Verfahren wie Schleifen, Polieren und Schneiden mit diamantbeschichteten Werkzeugen eingesetzt, um die gewünschte Form und Oberflächenqualität zu erreichen.

Kupfer

Kupfer ist für seine hervorragende elektrische und thermische Leitfähigkeit bekannt und wird in der Elektrotechnik, im Bauwesen und in der Sanitärinstallation eingesetzt. Bei der Bearbeitung von Kupfer ist die Neigung zur Kaltverfestigung zu berücksichtigen, weshalb scharfe Werkzeuge und angemessene Schnittgeschwindigkeiten verwendet werden sollten.

Kupfer-Beryllium

Kupfer-Beryllium ist eine hochfeste Kupferlegierung, die in der Elektronik, Luft- und Raumfahrt sowie in Präzisionswerkzeugen verwendet wird. Sie zeichnet sich durch hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und gute elektrische Leitfähigkeit aus. Die Bearbeitung von Kupfer-Beryllium erfordert besondere Vorsichtsmaßnahmen, da Berylliumstäube gesundheitsschädlich sein können. Daher sind spezielle Absaug- und Schutzmaßnahmen erforderlich, um eine sichere Verarbeitung zu gewährleisten.

Macor

Macor ist eine bearbeitbare Glaskeramik, die in der Vakuumtechnik, Halbleiterindustrie und in medizinischen Geräten Anwendung findet. Sie kombiniert die Eigenschaften von Keramik mit der Bearbeitbarkeit von Metallen.

Titan, Molybdän und Wolfram

Titan findet Anwendung in der Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und im Automobilbau. Die Bearbeitung ist anspruchsvoll, da Titan zur Kaltverfestigung neigt. Molybdän wird in der Elektronik und Hochtemperaturtechnik verwendet, während Wolfram aufgrund seiner hohen Dichte für Strahlenschutz und Schwerlastkomponenten genutzt wird. Beide Werkstoffe erfordern spezialisierte Werkzeuge.

Kunststoffe und Hochleistungskunststoffe

PTFE und andere Hochleistungskunststoffe werden in chemischen und medizinischen Anwendungen, sowie im Halbleiterbereich genutzt. Die Bearbeitung erfordert scharfe Werkzeuge, um thermische Verformungen zu vermeiden. Hochleistungskunststoffe spielen im Halbleiterbereich eine essenzielle Rolle, da sie extremen Temperaturen, aggressiven Chemikalien und hohen mechanischen Belastungen standhalten müssen. Zu den wichtigsten Materialien zählt PEEK (Polyetheretherketon), das eine hohe Temperaturbeständigkeit bis 250°C, ausgezeichnete Chemikalienresistenz und hohe mechanische Festigkeit bietet. Aufgrund seiner guten Zerspanbarkeit lässt sich PEEK durch CNC-Fräsen, Drehen und Bohren präzise bearbeiten, wobei für enge Toleranzen ein zusätzlicher Schleifprozess erforderlich ist.

Ein weiteres bedeutendes Material ist PTFE (Polytetrafluorethylen, Teflon®), das sich durch extreme Chemikalienbeständigkeit, einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten und eine Temperaturbeständigkeit bis 260°C auszeichnet. Aufgrund seiner Weichheit ist PTFE jedoch schwer zerspanbar und weist eine geringe Maßhaltigkeit beim Fräsen auf. Alternativ bieten sich Wasserstrahlschneiden oder Laserschneiden an.

PPS (Polyphenylensulfid) überzeugt mit einer Temperaturbeständigkeit von bis zu 260°C, hoher Steifigkeit und ausgezeichneter Dimensionsstabilität. Dieses Material ist leicht zerspanbar und kann durch CNC-Fräsen, Drehen und Bohren präzise bearbeitet werden. Aufgrund seiner geringen Wärmeausdehnung und guten Maßhaltigkeit eignet es sich ideal für hochpräzise Bauteile.

Ein besonders widerstandsfähiger Kunststoff ist PAI (Polyamidimid, Torlon®), das mit einer Temperaturbeständigkeit von bis zu 270°C, hoher mechanischer Festigkeit und guter Chemikalienbeständigkeit überzeugt. Aufgrund seiner Härte und Sprödigkeit erfordert die Bearbeitung Hochpräzisionswerkzeuge. CNC-Fräsen, Schleifen und Erodieren sind gängige Methoden, allerdings führt der hohe Materialwiderstand zu einem erhöhten Werkzeugverschleiß.

PEI (Polyetherimid, Ultem®) bietet eine hohe Wärmeformbeständigkeit bis 170°C, kombiniert mit ausgezeichneter elektrischer Isolation und hoher Festigkeit. Es lässt sich gut zerspanen und kann durch CNC-Fräsen und Drehen effizient bearbeitet werden. Für besonders glatte Oberflächen empfiehlt sich eine Nachbearbeitung durch Polieren.

Schließlich ist PVDF (Polyvinylidenfluorid) aufgrund seiner hervorragenden Chemikalienbeständigkeit, hohen elektrischen Isolationseigenschaften und Temperaturstabilität bis 150°C ein häufig verwendetes Material. Da es relativ weich ist, neigt es bei der Bearbeitung zur Gratbildung. Eine präzise Zerspanung erfordert daher scharfe Werkzeuge. Alternativ können Schweißen und Kleben als Verbindungstechniken genutzt werden.

Diese Hochleistungskunststoffe tragen wesentlich zur Optimierung von Halbleiterfertigungsprozessen bei und werden in Bereichen wie Reinraumtechnik, Wafer-Handling, Dichtungen sowie hochpräzisen Bauteilen eingesetzt