“Härte allein ist eben nicht alles”

Herr Lach, vor 40 Jahren, auf der Hannover Frühjahrsmesse 1973, wurden erstmals Werkzeuge mit PKD-Schneiden in Deutschland präsentiert. Wie ausgereift waren denn diese Werkzeuglösungen?
Nun, wir hatten bereits 1972, also fast ein Jahr zuvor, gehört, dass der amerikanische Konzern General Electric mit einem neuen Material auf den Markt kommen wollte. Die Amerikaner machten ein großes Geheimnis um diesen neuen Werkstoff, keiner wusste so genau, was da kommt. Wir erwarteten eigentlich ein Material aus kubischem Bornitrid, denn CBN-Schneiden waren das, was die Industrie damals verlangte, und hatten uns auch entsprechend darauf vorbereitet. Sogar mit einem möglichen Anwender hatten wir schon besprochen, den neuen Schneidstoff gemeinsam auf der Messe zu präsentieren – und dann kam ein komplett anderes Material.

Das heißt, die gesamten Vorbereitungen waren umsonst?
Ja. Wenige Tage vor Messebeginn brachte ein Kurier ein diamantartiges Material unter dem Markennamen „Compax“. Ein Werkstoff, der so gar nicht zu dem passte, auf was wir uns vorbereitet hatten. Wir wussten nicht, wie wir das bearbeiten sollten. Hilfestellung von GE gab es auch nicht. Nur den Hinweis, dass das Material für unterbrochenen Schnitt geeignet ist.

Wie geht man unter solchen Vorzeichen an die Bearbeitung?
Wir hatten ein paar Stückchen aus einer Ronde mit 3,2 mm im Durchmesser jeweils mit 60° und 90°, die aufgrund der damaligen Trennmethoden keine sauberen Kanten hatten. Im Bearbeiten von Diamant und CBN-Werkstoffen hatten wir ja Erfahrung. So wagten wir uns mit einer kunststoffgebundenen Diamantschleifscheibe an den neuen Werkstoff. Damit ging zwar ein bisschen Material weg, aber die Bearbeitung war sehr mühsam. Unter diesen Umständen war es fast schon ein Wunder, dass unser Fahrer pünktlich am ersten Messetag um neun Uhr mit einem ersten fertigen Werkzeug, einem Drehstahl, am Stand war. So zeigten wir das Drehen eines Aluminiumteils mit unterbrochenem Schnitt, wobei eingebrachte Querbohrungen den unterbrochenen Schnitt simulierten.

Für welchen Einsatzzweck war das neue Material denn gut?
Beispielsweise für die Bearbeitung von Kupferkollektoren für Elektromotoren. Mit der Drehbearbeitung hatten wir offenkundig genau das Richtige getroffen, wir hatten von Anfang an Interessenten dafür am Stand. Denn bislang war die Bearbeitung der Kollektoren geprägt von Schleifprozessen. Wir empfahlen den potenziellen Anwendern für die Fertigung von Rohkollektoren, statt Stunden an Schleifzeiten nur noch Minuten in einen Drehprozess mit diesen neuen PKD-Werkzeugen zu investieren. Diamantschneiden – nämlich aus Naturdiamant – wurden bis dato lediglich zur Finish-Bearbeitung von Kupferkollektoren eingesetzt. Und das war für die Natur­dia­mant­schneiden beim Überdrehen von Rohkollektoren das Problem.

Warum – Diamant ist doch das Härteste, was die Natur hervorbringt?
Das schon, Herr Pergler. Aber Härte allein ist eben nicht alles. Das Problem liegt in der gewachsenen Kristallstruktur des Naturdiamanten. Er ist schlag- und stoßempfindlich und damit nicht geeignet für unterbrochenen Schnitt. Naturdiamant zeigt kein homogenes Verschleißverhalten. So können mit einem Naturdiamantwerkzeug zehn, mit dem nächsten 50 und mit dem dritten auch mal mehr als 100 Werkstücke bearbeitet werden. Es gibt keine verlässlichen Standzeiten.

 Woran liegt das?
Das liegt daran, dass Diamant ein Naturprodukt ist, das alles andere als homogen ist. Entsprechend ist auch sein Verhalten nur schwer vorherzusagen. Denn je nachdem, wie die Wachstumslinien liegen, kann der Verschleiß höchst unterschiedlich ausfallen. Das ist beim polykristallinen Diamant anders – die vielen Kristalle zeigen dank ihrer Einbettung in eine Metallmatrix eine sehr geringe Stoßempfindlichkeit. Und die höchst unterschiedliche Ausrichtung der Diamantkristalle begründet einen sehr homogenen, berechenbaren Verschleiß.

Lach 2

„Auch nach 40 Jahren gibt es bei PKD nach wie vor noch bahnbrechende Innovationen.“
Horst Lach, Lach Diamant

Apropos Verschleiß: Was wurde aus dem ersten PKD-Werkzeug?
Nun, wir hatten zunächst damit gerechnet, dass wir das Werkzeug, das wir unter dem Markennamen „dreborid“ präsentierten, gerade mal so über den Tag retten konnten. Und so brachte der Fahrer am nächsten Tag einen weiteren Drehstahl als Ersatz. Den konnte er gleich wieder mitnehmen – das erste Werkzeug zeigte kaum Verschleiß. Um es vorwegzunehmen: Es hielt die ganzen zwei Wochen, die die Messe damals dauerte. Erst eine Piccolo-Flasche aus Glas, die wir aus Übermut am Ende der Messe einspannten, konnte die Schneide killen.

Was waren die nächsten Meilensteine?
Bereits 1974 konnten wir die ersten Werkzeuge mit gelöteten Schneidplatten zum PKD-Fräsen von Aluminium präsentieren. Der Schneidstoff wurde auch für andere Materialien interessant. 1977 kam auf der productronica in München die Leiterplattenindustrie auf uns zu. Euphorisch schrieben wir Auftrag um Auftrag – bis wir einmal die Werkzeuge richtig kalkulierten. Da kam heraus, dass wir etwa für einen Ritzer mit zwölf Zähnen sage und schreibe 35 Arbeitsstunden brauchten mit herkömmlicher Schleifzeit.

War Schleifen denn damals der einzige Weg zur PKD-Bearbeitung?
Damals war das so. Trotzdem suchten wir nach einer Alternative. Erfahrene Diamantschleifer, die Diamanten mit Gussscheiben bearbeiteten, sprachen immer wieder davon, dass da beim Schleifen „irgendwie“ auf alchimistische Weise auch Elektrizität mit im Spiel sein musste. Hinzu kam, dass damals mein Vater von einem Verfahren aus Russland gehört hatte, bei dem Metall mit Elektrizität bearbeitet wurde. Bei unseren Recherchen, wer damit in Deutschland arbeitet, stießen wir 1978 in unserer Umgebung auf das Unternehmen Matra, das erste Senkerodiermaschinen herstellte. Wir durften vorbeikommen und spannten ein PKD-Muster ein, aber was wir auch anstellten, es tat sich nichts. Fehlanzeige. Beim Verlassen des Betriebs entdeckten wir noch eine Maschine, die anders aussah – eine Drahterodiermaschine. Auch die durften wir ausprobieren, der Bediener hatte allerdings ein Profil programmiert. Der Versuch hatte sofort Erfolg, und als wir das PKD-Stück unter dem Mikroskop untersuchten, war das Profil dort detailgetreu abgebildet. Klar, dass wir uns das Verfahren sofort schützen ließen – daraus wurde eines der ersten Europa-Patente überhaupt. Ein weiteres interessantes Verfahren ist die Bearbeitung per Laser: Im Jahr 1999 stellten wir erstmals PKD-Werkzeuge mit gelaserter Spanleitstufe vor – auch das ist ein Patent von Lach Diamant.

Gibt es beim Schneidstoff PKD Unterschiede?
Aber ja! PKD-Werkzeuge gibt es für die unterschiedlichsten Einsatzgebiete von der Erdölindustrie bis zur Mikrobearbeitung. Für Werkzeuge zur Holz-, Composite- und Metallbearbeitung verwenden die Hersteller polykristalliner Schneidstoffe als metallische Binder Wolfram und Kobalt. Die Größe der Diamantkristalle liegt je nach Anwendungszweck und Bauteilgröße meist zwischen 0,2 und 35 µm. Die PKD-Ronden sind heute bis 70 mm Durchmesser standardmäßig verfügbar.

Wo konnte sich PKD etablieren?
Schneller als in der Metallindustrie war der neue Schneidstoff in der Holzindustrie verbreitet. Lach Diamant machte auch hier als Pionier den Anfang. Und von der Holzbearbeitung ist der Schritt zu Faserverbundwerkstoffen nicht weit: Auch bei Carbon- und Glasfaserwerkstoffen ist PKD heute die erste Wahl, speziell dann, wenn es um saubere, glatte Schnitte ohne viel Nacharbeit geht. Heute profitiert also die Luft- und Raumfahrtindustrie von Werkzeug-Know-how, das von uns ursprünglich für die Holzindustrie entwickelt wurde.

Was werden wir beim PKD in Zukunft an Entwicklungen sehen?
Auch wenn es den Schneidstoff schon seit 40 Jahren gibt, ergeben sich aus der Zusammenarbeit mit der Industrie tagtäglich neue Lösungen. Ein Beispiel hierfür ist das Cool-Injection-System, es erlaubt deutlich höhere Vorschübe und Spantiefen speziell in der HSC-Bearbeitung: Die direkte Kühlung durch die Diamantschneide hat den Vorteil, dass das Kühlmittel – KSS, aber auch gasförmige Stoffe wie CO2 – direkt unter den Span gelangt.

Also quasi eine Innenkühlung?
Nein, weit mehr als das. Denn anders als bei der konventionellen Innenkühlung wird mit dem patentierten Cool-Injection-System das Kühlmittel nicht vor die Schneide gesprüht, sondern punktgenau durch die Schneide direkt in die Zone gebracht, wo der Span thermoplastisch verformt wird – das Material wird in diesem sehr genau definierten Bereich quasi schockabgeschreckt, es erstarrt und bricht. So wird das Kühlmittel zum idealen Spanbrecher. Der Effekt wirkt letztlich so, als ob wir den Diamant noch ein wenig härter gemacht hätten.