Miniaturisation dans le monde des outils: Solutions de revêtement pour toutes les applications

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Éloïse Guertin
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1 Miniaturisation dans le monde des outils: Solutions de revêtement pour toutes les applications 12. Séminaire d usinage Swissmem Yverdon, Pascal Pellaton, Responsable des ventes

2 Agenda 1 Oerlikon Balzers 2 La tendance de la miniaturisation dans les outils coupants 3 Défi du point de vue d un revêteur 4 Solutions de revêtement pour les micros outils 5 Tendances technologiques dans le revêtement pour des applications choisies Outils coupants et outils de forme Technique médicale 7 Résumé Page 2

3 Chaque jour Oerlikon Balzers revêtit plus de 1 Million de pièces Premier revêtement PVD sur des outils coupants Plus de clients 1,2 Million de commandes par année 240 Millions de pièces revêtues par année Service de revêtement dans 35 pays et plus de 100 sites Page Séminaire d usinage Swissmem - Oerlikon Balzers Pascal Pellaton

4 Nos principaux marchés dans le revêtement des outils Automobile Industries Aérospatiale Pétrole & Gaz Médicale Biens de consommation

La Tendance miniaturisation L augmentation de la miniaturisation des

- Qualité de surface Ra < 10nm - Rentabilité Solution alternative dans

5 La Tendance miniaturisation L augmentation de la miniaturisation des pièces demande des dimensions de plus en plus petites Augmentation de la complexité des matières. Problématique supplémentaire: accessibilité des différentes géométries - Qualité de surface Ra < 10nm - Rentabilité Solution alternative dans le domaine micro technique : - Erosion - Découpage par jet d eau - Micro usinage - Additive Manufacturing Page 5

6 Challenge de la miniaturisation du point de du revêtement. Ø ~ 10µm Micro outil: d = 30 µm Page 6

7 Challenge logistique: Système de transport pour micros outils Du client jusqu à l installation PVD sans manipulations inutiles Page 7

8 Challenge nettoyage/ Magnétisme Page 8

9 Préparation des arêtes pour les micros outils Micro fraise =0,5mm Page 9

10 Challenge de la manipulation dans la production Page 10

11 Précision de l épaisseur de couche: Exemple BALINIT MICRAN 850 nm 990 nm D= 0.3 mm, hauteur de revêtement 5 D= 1.0 mm, hauteur de revêtement 3 Page 11

12 Précision de l homogénéité du dépôt 1.81 µm L épaisseur de révêtement Coupe avec FIB (Focused Ion Beam) Source: Projekt Micutools Page 12

13 Optimisation des posages pour les micros outils Epaisseur de couche optimale Homogénéité de distribution - Différence de diamètre entre le corps et la partie fonctionelle - A l intérieure d une installation PVD - D une charge à l autre Manipulation optimisée Reproductibilité Page 13

14 Challenge: Pas de défaut accepté pour les micros outils de petit diamètre Technologie conventionelle Vision lisse et sans défaut Amélioration successive de la Arc- Technologie durant les 15 dernières années Faisabilité partiellement adaptée pour des petits diamètres Post- traitement quasi impossible Page 14

15 Micros outils: Perçage pointeau Technologie conventionnelle Quantité des perçages 1,500 Micro outil Métal dur foret Diamètre. 0,3 mm La matière de la pièce 100 Cr 6 1, Usinage n = 7000 U/min f = 9,5 mm/min 5 x D Emulsion 5% 0 Non revêtue BALINIT MICRAN Source Fabricant Suisse Page 15

State-of-the-art Technologies de surfaces Paramètre du procédé: Niveau d ionisation très élevée Propriété du revêtement: Densité et dureté élevée Excellente adhésion Moins

16 State-of-the-art Technologies de surfaces Paramètre du procédé: Niveau d ionisation très élevée Propriété du revêtement: Densité et dureté élevée Excellente adhésion Moins lisse, tendance aux «droplets» Paramètre du procédé: Niveau d ionisation très bas Propriété du revêtement: Densité et dureté plus basse Adhésion modérée Surface lisse Page 16

17 Précision exeptionnelle S3p basiert Arc Evaporation Page Swissmem Zerspanungssemina r - Oerlikon Balzers - Michael Dietz

18 Résultat de test impressionnant pour les micros forets en inox Durée de vie (quantité des perçages ) Outil Micro foret D = 1.0 mm Matière de la pièce Acier (AISI 316Ti, SUS 316 Ti) Tool fracture/ process not reliable Usinage L D : 20 x d Emulsion Uncoated Arc Evaporation BALIQ MICRO ALCRONOS Source Fabricant d outil Europe Page Swissmem Zerspanungsseminar - Oerlikon Balzers - Michael Dietz

19 Domaine d application pour le micro usinage Outillage & moulage Structure fine et de haute qualité de surface pour des outils de coupes et de moulages ainsi que des électrodes (EDM) Acier (30-50 HRC, HRC), cuivre, graphite Technique médicale Implant, application dentaire, petit composant pour les produits médicaux, etc Titane, alliage CoCr, acier inox, céramique (ZrO2) Horlogerie Carrure, cadran, composant mécanique Métaux précieux (montre de luxe),... Industrie semiconducteur Perçeur PCB & Router Autres Micro optique, composant micro technique, etc Page 19

20 Net amélioration de la qualité de surface (> 2x) avec la technologie S3p Source: RokuRoku Sangyo / JIMTOF 2014 Page Swissmem Zerspanungsseminar - Oerlikon Balzers - Michael Dietz

21 Usinage des aciers trempés (HRC62) Image avec durée de vie similaire TiAlN (HIPIMS) S3p TiSi-basiert TiAlSiN (HIPIMS) PVD-Arc Fraise à bout hémisphérique Ø 2.0 mm, , HRC 62, v c = 130 m/min, a e = 0.1 mm, a p = 0.1 mm Page 21

22 Usinage précis d électrode Cuivre: temps de fraisage: 35 min Graphite: temps de fraisage: 22 min Usinage avec un revêtement basé ta-c Usinage avec un revêtement basé Diamond Page 22

23 BALINIT HARD CARBON Développé pour l usinage de métaux non ferreux Couche mince Très bonne Adhésion Arête Tranchante Surface lisse BALINIT HARD CARBON, la solution de revêtement optimale pour l usinage de métaux non ferreux Page 23

24 Recomandations d application Aluminium et aliage d aluminium avec un max. de 12% Si Cuivre, bronze, argent, or et platine Composant avec GFK et CFK Matériaux organiques comme le papier et le bois Pour toutes les applications qui sont marquées à travers une combinason d usure et d adhésion. Page 24

Fraise à bout en métal dur revêtue avec BALINIT HARD CARBON Pièce 160 120 80 Werkzeug

0,19 Outil Fraise à bout en métal dur Ø 8 mm Matière de la pièce Armature de voiture de

000 U/min v f = 2,4 m/min 40 Avantage Diminution des coûts de pièce PKD Fraise en bout:

25 Fraise à bout en métal dur revêtue avec BALINIT HARD CARBON Pièce Werkzeug kosten 180 Werkzeug kosten pro Teil: 1,20 Werkzeug kosten 23 Werkzeug kosten pro Teil: 0,19 Outil Fraise à bout en métal dur Ø 8 mm Matière de la pièce Armature de voiture de luxe Al-ABS-Pc GF 20 Sandwich Paramètre de coupe n = U/min v f = 2,4 m/min 40 Avantage Diminution des coûts de pièce PKD Fraise en bout: ~ 180 HARD CARBON: ~ 23 0 PKD BALINIT HARD CARBON Concurrence 1 Concurrence 2 Économie de Source Fabricant Allemagne Page %

Le nouveau revêtement BALINIT DIAMOND est optimisé sur l application et le type d outil Application CFK/GFK/Sandwich Graphite Aliage d aluminium

26 Le nouveau revêtement BALINIT DIAMOND est optimisé sur l application et le type d outil Application CFK/GFK/Sandwich Graphite Aliage d aluminium Céramique Aussi pour des géométries complexe d outil Type d outil* Ø 0,1 mm Ø 25 mm * Gamme spéciale d outil, diamètre et longueur sur demande Page 26

27 Domaine d application pour le micro usinage Outillage & moulage Structure fine et de haute qualité de surface pour des outils de coupes et de moulages ainsi que des électrodes (EDM) Acier (30-50 HRC, HRC), cuivre, graphite Technique médicale Implant, application dentaire, petit composant pour les produits médicaux, etc Titane, alliage CoCr, acier inox, céramique (ZrO2) Horlogerie Carrure, cadran, composant mécanique Métaux précieux (Montre de luxe),... Industrie semiconducteur Perçeur PCB & Router Autres Micro optique, composants micros techniques, etc Page 27

28 Technique médicale: CoCr, ZrO 2 ( compactage vert / fritté) ZrO 2 CoCr Lösungen CoCr: - Technologies S3p : Revêtement basé TiSi ZrO 2 (vert) - Revêtement basé ta-c ZrO 2 (fritté) - Revêtement basé DIAMOND Page 28

29 Technique médicale: Exemple d application Pièce à usiner Fraise dans du ZrO 2 Outil Micro fraise à bout hémisphérique D 0,6 / D 1,0 / 2,5 diam. de corps 3 mm Revêtement BALINIT DIAMOND Source: 2015, Komet/Gebr. Brasseler GmbH & Co. KG, Lemgo Page 29

30 Résumé Outillage & moulage Aciers: S3p Technology (Revêtement basé TiSi) Cuivre: Revêtement basé ta-c Graphite: Revêtement basé Diamond Technique médicale CoCr: S3p Technology (Revêtement basé TiSi ) ZrO 2 (vert): Revêtement basé ta-c ZrO 2 (Fritté): Revêtement basé Diamond Titan: S3p Technology (Revêtement basé TiSi) Horlogerie Carrure, cadran, composant mécanique Métaux précieux (montre de luxe ),... Industrie semi conducteur Perçeur PCB & Router: Revêtement basé Diamond Page 30

31 Merci beaucoup. Was machen wir? Près de vous mondialement. Page Swissmem Zerspanungsseminar - Oerlikon Balzers - Michael Dietz

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