Schleifprozesse zählen zu den Schlüsseltechnologien der Hochpräzisionsfertigung. Die dabei eingesetzten Werkzeuge müssen intensiven thermischen und mechanischen Belastungen standhalten – insbesondere an der Grenzfläche zwischen Schleifkorn und Bindung, dem sogenannten Interface. Diese Zone hat einen signifikanten Einfluss auf die Kornhaltekraft und somit auf das Verschleißverhalten in mikroskopischer Ebene sowie auf die Schneidfähigkeit der Werkzeuge. In der Praxis führen Versagensmechanismen, wie etwa Kornausbrüche, häufig zu reduzierten Standzeiten.

In einem neuen Forschungsprojekt untersucht das IFW den Einfluss verschiedener Kornbeschichtungen auf das Einsatzverhalten metallgebundener Schleifscheiben systematisch untersucht. Der Fokus liegt dabei auf Diamantkörnern, die mit unterschiedlichen metallischen Schichten – etwa Nickel, Titan oder Kupfer – versehen sind. Diese Schichten sollen eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Korn und Bindung zu erzeugen. Dies verbessert die Kornhaltekraft sowie die Wärmeleitfähigkeit der Werkzeuge.

Vorversuche haben ergeben, dass die Zugabe von Chrom zu einer reinen Kupferbindung die Kornhaltekraft, die thermische Leitfähigkeit sowie das G-Verhältnis beim Schleifen um etwa das Zehnfache im gegenüber einer Bronzelegierung steigern kann. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, dass Chrom als Carbidbildner wirkt und somit eine besonders stabile und stoffschlüssige Verbindung zwischen Korn und Bindung schafft. Durch die gezielte Auswahl und Gestaltung der Beschichtungen lassen sich die mechanischen und thermischen Eigenschaften des Interfaces optimieren.  „Die gezielte Steuerung der Beschichtungszusammensetzung trägt maßgeblich zur Verbesserung des Verschleißverhaltens der Schleifscheiben bei“, erklärt Maren Friedrich, wissenschaftliche Mitarbeiterin am IFW und Bearbeiterin des Projekts.

Aktuell werden systematische Untersuchungen durchgeführt, um die komplexen Wechselwirkungen zwischen Diamantkorn, Bindung und unterschiedlichen Beschichtungen sowie den Einfluss der Herstellungsparameter zu erfassen. Dazu varriieren die Forschenden die Beschichtungsart, die Schichtdicke, die Korngröße sowie die Zusammensetzung der Bronzebindung, um ihre Auswirkungen auf die Kornhaltekraft, die Wärmeleitfähigkeit und die Bindungseigenschaften zu verstehen. Ziel ist es, die zugrundeliegenden Mechanismen zu identifizieren, die das Verschleißverhalten und die Leistungsfähigkeit metallgebundener Schleifscheiben maßgeblich bestimmen.

Langfristig soll auf Basis dieser Erkenntnisse ein umfassendes Verständnis der Interaktionen entlang der gesamten Prozesskette – von der Herstellung bis zum Einsatz – entwickelt werden. Auf dieser Basis lassen sich die Interface-Eigenschaften gezielt auf spezifische Schleifaufgaben abstimmen. So lassen sich die Effizienz und Lebensdauer der Werkzeuge signifikant erhöhen und gleichzeitig die Qualität der bearbeiteten Bauteile verbessern.