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Bohrer mit optimierten Schneiden verbessern die CFK-Bearbeitung

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Um einen optimalen PKD-Bohrer zu entwickeln, ist umfassendes und tiefgehendes Prozesswissen nötig. Die Prozessentwicklung bestimmt nicht nur die Werkzeugleistung, sondern hat auch direkten Einfluss auf die Bearbeitungseffektivität und die Kosten. Es gibt vier Haupttechniken, um Bohrer mit synthetischen Diamantschneiden für Composite-Werkstoffe zu fertigen.

  • Diamantbeschichtete CVD-Bohrer: Ein herkömmlicher VHM-Bohrer wird CVD-diamantbeschichtet. Dies ist eine kostengünstige Lösung, bei der allerdings die Schärfe der Kante durch die Schichtdicke begrenzt wird. Hinzu kommt, dass diese Ausführung durch den großen Härteunterschied zwischen dem Hartmetallsubtrat und der Diamantbeschichtung nur in geringem Maße Schläge absorbieren kann. Der Widerstand gegen Ausbrüche ist ebenfalls begrenzt.
  • PKD-Bohrkrone: Ein kegelförmiges PKD-Rohteil wird auf ein Hartmetallsubstrat in einer genau festgelegten geometrischen Form aufgesintert. Diese halbfertige Komponente wird dann auf einen Vollhartmetallkörper aufgelötet. Die Einsatzmöglichkeiten dieser PKD-Lösung werden durch die verfügbaren PKD-Sorten begrenzt. Die Bearbeitung nach dem Löten ist vergleichsweise teuer, da viel Diamant bei der Erzeugung der Bohrergeometrie wieder entfernt werden muss, um die benötigten Funktionsflächen zu generieren. Auch interne Kühlkanäle können erst nachträglich eingebracht werden.
  • Bohrer mit PKD-Ader: Ein Vollhartmetall-Rohling mit vorgefertigtem Schlitz wird mit dem PKD-Pulver befüllt und dann extrem hohem Druck und extrem hoher Temperatur ausgesetzt, um die PKD-Struktur zu erzeugen. Nach der Hochdruck-Hochtemperatur-Synthese wird der Rohling abgelängt, auf einen Vollhartmetallschaft aufgelötet und anschließend die endgültige Bohrergeometrie erzeugt. Mit dieser sogenannten Vein-PKD-Technologie können komplexe Geometrien mit hochpositiven Schnittwinkeln und -formen erzeugt werden. Sie erfordert weniger Bearbeitungsaufwand als die PKD-Bohrkronen-Variante, dafür ist aber bei diesen Werkzeugen die Endgeometrie stark von der Lage der PKD-Ader im Rohteil abhängig. Weil diese Lage bereits beim Sintern des Rohlings, also sehr früh in der Fertigungskette, fixiert wird, ist somit auch die Variabilität bestimmter Geometrieelemente limitiert.

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