Steinbeis-Experten entwickeln neue Schweißeinrichtung für Diamantdrahtsägen
Wenn es um das Trennen von sprödharten Werkstoffen geht, wie beispielsweise Silizium, Hartmetall, Saphir oder auch Verbundmaterialien wie Leiterplatten, kommen Diamantdrahtsägen zum Einsatz. Der Sägedraht für die Diamantdrahtschlaufen ist an seiner Oberfläche mit durch eine Nickelschicht gebundenen Diamanten besetzt. Das Steinbeis-Innovationszentrum Entwicklungstechnologie in Oberndorf am Neckar beschäftigt sich seit seiner Gründung 2009 mit der Diamantdrahttechnologie und hat schon zahlreiche Diamantdrahtsägen für Kooperationspartner entwickelt: Das war auch im Rahmen des Projektes DIASIP der Fall, in dem die Steinbeis-Experten ein Verbindungsverfahren für im Durchmesser 0,12 mm dünne Drähte entwickelt haben. Auch nach Projektende 2015 arbeiteten die Steinbeis-Experten weiter an dem Verfahren, mit dem Ziel eine mobile Schweißeinrichtung zu entwickeln, die es ermöglicht an einer Multiwiresäge eine neue Drahtspule mit dem bereits auf der Säge vorhandenen Draht auf dem Drahtfeld zu verbinden. Und das Team war erfolgreich!
Das Sägen mit Diamantdrahtschlaufen hat gegenüber den herkömmlichen Drahtsägen mit Wickeltechnik zwei entscheidende Vorteile: Ein gleichbleibendes Schnittbild durch die Bewegung des Drahtes in nur eine Richtung und die wesentlich höheren Schnittgeschwindigkeiten bis zu 50 m/s.
Für das Vorhaben des Steinbeis-Teams, eine mobile Schweißeinrichtung zu entwickeln, muss die Verbindungsstelle auf dem Drahtfeld eine Festigkeit von rund 3.000N/mm² haben, damit mit dem vorhandenen Drahtfeld weiter gesägt werden kann. Mit dieser Methode kann der komplette Draht auf dem Drahtfeld verwendet werden, wodurch der ROI (Return on Investment) nach 80 Tagen bei einem Verkaufspreis von 100.000 Euro pro Schweißeinrichtung erreicht werden kann.
Die vom Steinbeis-Team in Oberndorf entwickelte Schweißeinrichtung für Diamantdrahtschlaufen verfügt über neun NC-Achsen und wird mit einer eigens gebauten Mikroprozessorsteuerung über ein Android-Tablet angesteuert. Für die Vorversuche hatten die Steinbeis-Experten die Schweißeinrichtung über eine speicherprogrammierbare Steuerung gesteuert, es wurde aber sehr schnell deutlich, dass bei den extrem schnellen Wärmeeinträgen im Dünndraht die Regelung über diese Art der Steuerung zu langsam ist.
Von der Idee zum Produkt
Um seine neuentwickelte Schweißeinrichtung auf den Markt zu bringen und sich gegen Wettbewerber zu behaupten, ging das Steinbeis-Innovationszentrum Entwicklungstechnologie eine Kooperation mit der DIDRAS GmbH ein. Die DIDRAS ist eine Ausgründung aus dem Steinbeis-Unternehmen, die sich mit der Entwicklung und Herstellung von Diamantdrahtschlaufen befasst. In dieser Kooperation arbeiten die beiden Teams sehr erfolgreich zusammen: Bisher ging aus ihr eine CNC-Diamantdrahtsäge und eine Geradschnittmaschine hervor, die in verschiedenen Industriebereichen und im Laborsektor Einsatz finden.
Auf einen Blick: Diamantdrahtsägen
Das Sägen mit dünnen Diamantdrähten ist am besten geeignet,
- wenn das Werkstück sehr fragil ist und kaum Spannkräfte verträgt (Vorschub und Schnittkraft < 5N).
- wenn keine Kantenausbrüche erwünscht sind, beispielsweise bei der Grünling-Bearbeitung.
- wenn Werkstücke aus hart/weich-Kombinationen zu schneiden sind.
- wenn ein geringer Schnittspalt wichtig ist.
Kontakt
Dominik Vogel (Autor)
Steinbeis-Unternehmer
Steinbeis-Innovationszentrum Entwicklungstechnologie (Oberndorf)
Prof. Matthias Vogel (Autor)
Geschäftsführer
DIDRAS GmbH (Oberndorf)