Prozesstechnologien für die funkenerosive Senkbearbeitung einer Siliziumnitrid-Titannitrid-Keramik mit reduzierter elektrischer Leitfähigkeit

Im Gegensatz zu Metallen weisen Siliziumnitridkeramiken vor allem bei hohen Temperaturen eine gesteigerte Verschleißfestigkeit sowie Härte auf. Daher stellen sie ein großes Potential für den Einsatz als Werkzeugwerkstoff bei der Glasformgebung mittels nicht-isothermen Blankpressens dar. Die genannten Eigenschaften erschweren allerdings die Werkzeugfertigung mit spanenden Verfahren. Eine Lösungsmöglichkeit stellt die funkenerosive Bearbeitung elektrisch leitfähiger Keramiken dar. Aufgrund der Komplexität der Funkenerosion stehen keine Kenntnisse für die wirtschaftliche Bearbeitung neu entwickelter Werkstoffe zur Verfügung. Das Ziel dieser Arbeit ist daher die Bereitstellung von Prozesstechnologien auf Basis grundlegender Erkenntnisse zur funkenerosiven Senkbearbeitung und zum Abtragverhalten einer neu entwickelten Siliziumnitrid-Titannitrid-Keramik mit reduzierter elektrischer Leitfähigkeit. Dafür erfolgen zum einen Untersuchungen zur Anwendbarkeit von Prozesstechnologien der Stahlbearbeitung für Keramiken mit variiertem Titannitridgehalt sowie zum anderen die Neuentwicklung von Prozesstechnologien unter Anwendung von Methoden der Evolutionsstrategie. Die vorherrschenden Abtragmechanismen werden durch Gefüge- und Oberflächenanalysen bestimmt. Des Weiteren wird der Einfluss der elektrischen Leitfähigkeit und der Werkstückgeometrie der Keramiken im Vergleich zu Stahl auf das Prozessergebnis analysiert. Mit den Erkenntnissen der Arbeit wird eine Modellvorstellung zum Abtragverhalten der Siliziumnitrid-Titannitrid-Keramiken abgeleitet. Abschließend erfolgt die Demonstration der neu entwickelten Prozesstechnologien durch Fertigung eines Glasumformbodens aus der Siliziumnitrid-Titannitrid-Keramik mit reduzierter elektrischer Leitfähigkeit.