Die Bearbeitung von hitzebeständigen Superlegierungen (HRSA) wie Inconel, Waspaloy und anderen Nickelbasislegierungen ist eine der größten Herausforderungen in der modernen Fertigung. Diese Werkstoffe sind in der Luft- und Raumfahrt und in der Energiebranche unverzichtbar, da sie extremen Temperaturen und Belastungen standhalten.
Für Werkzeughersteller ist HRSA ein ständiger Kampf: niedrige Schnittgeschwindigkeiten, schneller Werkzeugverschleiß und uneinheitliche Oberflächenqualität. Herkömmliche Werkzeuge aus Hartmetall, SiAlON oder Whisker-Keramik zwingen oft zu Kompromissen zwischen Produktivität, Standzeit und Oberflächenqualität.
Was ist BIDEMICS?
BIDEMICS ist der fortschrittliche Keramik-Karbid-Verbundwerkstoff von NTK, der speziell für die HRSA-Bearbeitung entwickelt wurde. Im Gegensatz zu herkömmlichen Whisker-Keramiken sind in BIDEMICS feine Aluminiumoxid-Keramikkörner mit Wolframkarbidpartikeln integriert. Diese Struktur bietet nicht nur eine sehr hohe Festigkeit und Härte, sondern trägt auch dazu bei, die Schneidewärme effektiv abzuleiten, was eine stabile Leistung bei extrem hohen Geschwindigkeiten ermöglicht.
Wichtige physikalische Eigenschaften:
- Härte: ~HRA 95.5
- Biegefestigkeit: ~2100 MPa (≈ 2× Whisker-Keramik)
- Wärmeleitfähigkeit: ~45 W/m-K (≈ 2× höher als Whisker/SiAlON)
Diese Kombination macht BIDEMICS sowohl verschleißfester als auch hitzestabiler als herkömmliche Keramiksorten. Das erklärt, warum es bei Schnittgeschwindigkeiten von bis zu 500 m/min eingesetzt werden kann, wo Whisker normalerweise versagen.
BIDEMICS ist in verschiedenen Qualitäten erhältlich, um verschiedenen Anwendungen gerecht zu werden:
- JX1 (unbeschichtet) – Optimiert für Ultra-Hochgeschwindigkeits-Drehen und Einstechen von HRSA.
- JX3 (unbeschichtet) – Verbesserte Zähigkeit zum Drehen und Einstechen mit hoher Belastung.
- JP2 (TiN-beschichtet)- Zuverlässiges Fertigdrehen, insbesondere für Komponenten der Luft- und Raumfahrt mit komplexen Geometrien.
Beste Praktiken für den Erfolg
Um das volle Potenzial von BIDEMICS zu erschließen, empfiehlt NTK:
- Verwendung stabiler Maschinen und Werkzeughalter für hohe Schnittgeschwindigkeiten.
- Anwendung der richtigen Sorte(JX1 für Geschwindigkeit, JX3 für Zähigkeit, JP2 für Finish).
- Optimierung der Schnittbedingungen in Abhängigkeit von Schnitttiefe, Vorschubgeschwindigkeit und Bauteilgeometrie.
Langfristiger wirtschaftlicher Vorteil
BIDEMICS ist eine Premium-Lösung und seine Anschaffungskosten sind höher als die von Whisker-Keramik oder anderen Keramiksorten. Wenn es jedoch unter den richtigen Bearbeitungsbedingungen eingesetzt wird, liefert BIDEMICS beständig gute Ergebnisse:
- Höhere Schnittgeschwindigkeiten
- Längere Lebensdauer der Werkzeuge
- Reduzierte Werkzeugwechsel und Ausfallzeiten
Beim Drehen von Turbinenscheiben, JX1 bei 240 m/min eine doppelt so hohe Standzeit wie Whisker-Keramik und erwies sich als geeignet, die Schnittgeschwindigkeit auf 360-480 m/min zu erhöhen und dabei eine ähnliche Standzeit beizubehalten.
In Legierungen der nächsten Generation wie Rene104, JX1 eine bis zu viermal längere Standzeit im Vergleich zu Whisker-Keramiken und beweist damit seine Fähigkeit, sowohl Geschwindigkeit als auch Haltbarkeit unter extremen Bedingungen aufrechtzuerhalten.
Zum Fertigstellen von Dreharbeiten, JP2 bietet eine herausragende Leistung und erreicht eine 3-5x höhere Produktivität als Whisker- oder SiAlON-Keramik bei gleichbleibender Oberflächengüte (Ra < 0,5 µm) und vorhersehbarem Werkzeugverschleiß.
Diese Ergebnisse schlagen sich direkt in niedrigeren Kosten pro Teil und einer verbesserten Gesamtproduktivität nieder. In der Praxis bedeutet dies, dass BIDEMICS selbst bei einem höheren Anschaffungspreis langfristig eine wirtschaftlichere Lösung für Hersteller darstellt, die sich den Herausforderungen der HRSA-Bearbeitung stellen müssen.
Erfolgsgeschichten aus der realen Welt
Die Stärke von BIDEMICS zeigt sich nicht nur in Labortests, sondern auch in der Praxis durch Kundenanwendungen und die Testerfolgsberichte (TSRs) von NTK.
- Schweres Plandrehen von Ventilkomponenten (JX1 – mehr Infos)
Bei der anspruchsvollen Schwerzerspanung von Ventilen erreicht BIDEMICS JX1 im Vergleich zu Whisker-Keramik eine deutlich längere Standzeit, selbst bei starken Unterbrechungen. Das Ergebnis: weniger Werkzeugwechsel und stabile Bearbeitung unter aggressiven Bedingungen. - Bearbeitung von Snubbern für die Luft- und Raumfahrt (JX1 – mehr Infos)
Snubber für die Luft- und Raumfahrt, die aus zähen HRSA-Materialien hergestellt werden, erfordern sowohl Genauigkeit als auch Konsistenz. Mit BIDEMICS JX1 erhöht sich die Standzeit der Werkzeuge und die Qualität der Oberflächengüte wird verbessert, wodurch das Risiko von Ausschuss reduziert wird. - Innendrehen von Sektoren der Luft- und Raumfahrt (JP2 – mehr Infos)
In einer kritischen Operation im Luft- und Raumfahrtsektor zeigte JP2 eine stabile Innendrehleistung mit hervorragender Oberflächengüte und Ratterfreiheit, selbst bei Herausforderungen durch Werkzeugüberstände. - Gehäuse für die Luft- und Raumfahrt (JP2 – weitere Informationen)
Bei der Anwendung auf Gehäusen für die Luft- und Raumfahrt hat JP2 eine verbesserte Verschleißfestigkeit und Oberflächenbeschaffenheit gezeigt und seine Zuverlässigkeit in zahlreichen Praxistests unter Beweis gestellt.
Fazit
Mit BIDEMICS definiert NTK neu, was beim HRSA-Drehen und Einstechen möglich ist. Durch die Kombination von extrem hohen Geschwindigkeiten, längeren Werkzeugstandzeiten, hervorragender Oberflächengüte und langfristigen wirtschaftlichen Vorteilen versetzt BIDEMICS die Hersteller in die Lage, auch die härtesten Anforderungen der Luft- und Raumfahrt- sowie der Energieindustrie zu erfüllen.
BIDEMICS hat sich in realen Testfällen bewährt und wird durch überzeugende technische Leistungsdaten gestützt. Es ist mehr als nur ein neuer Schneidewerkstoff; es ist die Zukunft der HRSA-Bearbeitung.