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THYROHARD-Xtra ermöglicht effiziente Poliervorgänge und eine einwandfreie Laserbearbeitung

Als ganzheitlicher Dienstleister für den Werkzeug- und Formenbau ist die Reichle Technologiezentrum GmbH stets auf der Suche nach neuen Materialien, die in der Bearbeitung effizient sind und mit welchen brillante Ergebnisse erzielt werden können. Die Gelegenheit, in einem Gemeinschaftsprojekt mit der thyssenkrupp Materials Schweiz AG den neuen Formeinsatzstahl THYROHARD-Xtra zu bearbeiten, bot für Reichle daher eine grossartige Möglichkeit, nebst umfangreichen Polierversuchen auch ihre neueste Femto-Lasertechnologie zu erproben. Lesen Sie den Erfahrungsbericht.

Als Oberflächenspezialist, mit Experten unter anderem in den Bereichen Lasertexturierung und Polieren, setzt sich das Reichle Technologiezentrum jeden Tag mit verschiedenen Materialien und den damit einhergehenden Anforderungen auseinander. Dabei bedarf es für Hochglanz einer äusserst feinen Vorbearbeitung, die je nach Materialhärte mit einem sehr hohen Polieraufwand verbunden sein kann. Der stickstofflegierte, korrosionsbeständige und martensitische Stahl THYROHARD-Xtra eignet sich durch seine homogene und sehr feinkarbidige Gefügeausbildung hervorragend für Polier- und Lasertexturierarbeiten. Reichle konnte die Polierfähigkeit des Stahls an insgesamt drei Teilen testen – zwei Nadelverschlüssen und einer Rundscheibe mit einer Härte von 60 HRC.

Polierversuche an zwei Nadelverschlüssen und einer Rundscheibe aus THYROHARD-Xtra

Polierversuch an einem Nadelverschluss aus THYROHARD-Xtra

An den Nadelverschlüssen wurde die rundgeschliffene Oberfläche mit Ra 0,13 µm quer zur Schliffrichtung und wechselnd über Kreuz mit Ölsteinen und Papier bis auf Korn 1200 vorpoliert und schliesslich mit Diamantpasten und Poliervlies bis auf N1 – Ra 0,015 µm in Entformrichtung hochglanzpoliert.

Das Rundmuster wurde von thyssenkrupp Materials Schweiz in maschinell plangeläpptem Zustand bei Reichle angeliefert. Hier wurde über weiteres Läppen mit Ölsteinen und Polierläppen mit Hartholz die Oberfläche verfeinert und zuletzt mit einem sehr feinen Vlies auf N1 hochglanzpoliert. Die 60 HRC und das feine Gefüge des THYROHARD-Xtra waren hierbei ausschlaggebend für ein einwandfreies Ergebnis. Innerhalb einer Stunde konnte die Bearbeitung des Musters problemlos bewerkstelligt werden. Trotz seiner Zähigkeit und hohen Härte liess sich THYROHARD-Xtra in allen drei Fällen sehr gut polieren; dies aufgrund seiner äusserst feinen Karbid-Matrix. Die effiziente Bearbeitung führte zu einer äusserst homogenen Hochglanzpolitur mit herausragender Brillanz.

THYROHARD-Xtra bietet beste Voraussetzungen für die Femtolaserbearbeitung

Rundscheibe aus THYROHARD-Xtra mit umfangreicher Femtolaser-Bearbeitung

Mit nahezu 20 hochpräzisen 5-Achs-Laseranlagen ist das Reichle Technologiezentrum über seine Expertise im Polieren hinaus auch in der Lasertexturierung europaweiter Vorreiter in seiner Branche. Deshalb wurde das Rundmuster des THYROHARD-Xtra nach der Hochglanzpolitur zusätzlich mit der brandneuen Femtolasermaschine des Herstellers GF Machining Solutions bearbeitet. Mit dieser speziellen Femtolaserbearbeitung (Ultra-Kurz-Puls) können hochkomplexe Design- und Funktionsgeometrien mit maximal feiner Oberfläche realisiert werden. Vor allem im Hinblick auf den Pharma- und Medizinbereich ist diese Technologie wertvoll, denn durch besondere Strukturen werden Oberflächen anti-bakteriell. Nach der Bearbeitung des Rundmusters lag die Geometrietiefe bei ca. 2 mm, die Oberflächenrauheit bei ca. Ra 0,1 und die Kanten- und Eckradien konnten auf ein Minimum von ca. 0,01 – 0,02 mm reduziert werden. Durch den Ultra-Kurz-Puls entsteht bei dieser speziellen Technologie ausserdem kein Grataufwurf. Für die Erzeugung maximaler Kontraste zwischen brillantem Hochglanz und matten Oberflächen, kann die Femtolaserbearbeitung ultra-matte Oberflächen erzeugen, die nahezu keine Lichtreflexion mehr aufweisen.

Veranschaulichung des Rundmusters aus THYROHARD-Xtra nach der Femtolaserbearbeitung:

  1. sehr feiner Abtrag ohne Grataufwurf

  2. ultra-matte Oberflächen für maximalen optischen Kontrast; Andeutung der Nasenlöcher/Mund/Pupille

  3. Hologramm-Anlassfarben (blau) auf Hochglanzoberfläche (Iris + Umrandung)

  4. spezielle Flexi-Blast-Bearbeitung ohne Abtrag/Strukturtiefe

  5. geringste Entformwinkel

  6. brillante Hochglanzoberfläche

THYROHARD-Xtra eignet sich auch für spezielle Hologramme, Farbeffekte und mehr ...

Auf brillanten Hochglanzoberflächen können im Stahl ausserdem spezielle Hologramme (Regenbogeneffekte) oder Farbeffekte (definierte Farbtöne) erzeugt werden. Für das Gelingen ist hierbei ein Stahl mit möglichst feinkarbidigem Gefüge, wie es THYROHARD-Xtra dank des Stickstoffanteils ausbildet, und eine perfekte Hochglanzpolitur notwendig. Besonders an diesen Farbeffekten ist, dass sie auch in Kunststoff abgeformt werden können – gänzlich ohne Materialabtrag. So können Beschriftungen und Designs auch bei einer Entformschräge von 0° realisiert werden. Aufgrund der Tiefe 0 lässt sich die Oberfläche zudem sehr gut reinigen, da dadurch kaum Schmutz anhaften kann. Dank einer bei Reichle speziell entwickelten Flexi-Blast-Technologie können mit der Femtolaserbearbeitung neben Beschriftungen und Designs auch vollflächige Bilder und Grafiken ohne Materialabtrag sehr hochauflösend dargestellt werden; diese können ebenfalls in Kunststoff abgeformt werden. Die Kombination aus enormer Designfreiheit und problemloser Umsetzung bei einer Entformschräge von bis zu 0° birgt somit auch keine Entformprobleme mehr im Serienspritzgiessprozess. Die realisierten Flankenwinkel liegen sogar ein Vielfaches unterhalb derer, die mit herkömmlicher Laserbearbeitung möglich sind und kommen damit nahezu an die des Erodierverfahrens heran. Zusätzlich weisen die Flanken eine sehr hohe Oberflächengüte auf.

Vor allem im Hinblick auf den Pharma- und Medizinbereich ist die Femtolaser-Technologie wertvoll, denn durch besondere Strukturen werden Oberflächen anti-bakteriell.

Marco Reichle
CEO Reichle Technologiezentrum GmbH
zur Website der Reichle Technologiezentrum GmbH

Einsatzgebiete der Femtolaser-Technologie zusammengefasst:

  • hochpräziser Abtrag und Gravuren in Stahl, jeglichen Metallen, Glas, Keramik, Graphit und vielem mehr

  • spezielle Hologramme für Design oder Echtheitszertifikate

  • Einbringung von digitalen Wasserzeichen und Echtheitszertifikaten

  • spezielle Farbeffekte in Metall und Kunststoff ohne Materialabtrag

  • Gravuren und Beschriftungen ohne Tiefe => keine Anhaftung von Schmutz und Bakterien

  • Gravuren mit hoher Reinigungsfreundlichkeit für Medizinanwendungen

  • Einbringung von tribologischen Eigenschaften in Oberflächen wie bspw. lichtabsorbierende Oberflächen, wasserabweisende Oberflächen, fettabweisende oder -anziehende Oberflächen, u.v.m.

Für die Femtolaserbearbeitung sind hochwertige Stahlgüten elementar, insbesondere ein feinkarbidiges Gefüge, wie es THYROHARD-Xtra aufweist. Damit kann der Laserabtrag sehr detailreich und filigran stattfinden.

Fazit: THYROHARD-Xtra bietet eine sehr gute Polier- und Lasertexturierbarkeit

Nach dem Hochglanzpolieren der drei Teile und der anschließenden Femtolaserbearbeitung des Rundmusters durch die Reichle Technologiezentrum GmbH kann eine umfassende Empfehlung für den THYROHARD-Xtra in Bezug auf seine Polier- und Lasertexturierbarkeit ausgesprochen werden. Die Verbindung eines so harten und verschleissbeständigen Stahls mit den nahezu unendlichen Designfreiheiten der Laserbearbeitung ermöglicht Lösungen für eine enorme Bandbreite spezieller Anwendungsfälle und birgt so ausserordentliches Potential für verschiedenste Branchen, wie z.B. Medizintechnik, Kunststoff-Spritzguss usw.

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