FAQ's
halterungen.
Warum ist das Design von Halterungen wichtig?
Über das Design der Halterung werden drei massgebliche qualitative und wirtschaftliche Eigenschaften des beschichteten Produktes bestimmt. Zunächst bestimmt die Ausrichtung der Halterung die Position und Bewegung des Produktes relativ zu den Verdampferquellen. Hieraus ergibt sich die Schichtdicke und wichtiger noch, die Verteilung der Schichtdicke auf den verschiedenen Funktionsflächen.
Ausserdem bestimmt der Abstand der Funktionsflächen zueinander und der daraus resultierende freie Raum um das Produkt die Menge an Ionen und Elektronen, die auf die Oberfläche treffen. Hierdurch werden Reinigung der Produkte aber auch Dichte und Härte der Schichten massgeblich beeinflusst.
Schliesslich bestimmt natürlich die Ausführung der Halterung, wie viele Produkte in eine Charge passen, und wie viel Beschichtungszeit benötigt wird. In ein und der selben Beschichtungsanlage kann die richtige Auswahl der Halterung mehr Einfluss haben als eine aufwendige Prozessentwicklung.
Wie komme ich zu einer guten, preiswerten Lösung?
4pvd bietet Entwurf, Projektierung und Fertigung von hochwertigen Halterungssystemen ohne Risiko. Gegen Einsendung einer Skizze oder Normbezeichnung ihres Produktes erhalten Sie ein unverbindliches Angebot mit verschiedenen Optionen vom Entwurf bis hin zur kompletten Lieferung Ihrer Halterungen.
Aus dem Angebot können Sie grob ersehen wie die Halterung aufgebaut sein wird, und wie viele Stücke in eine Charge passen können. Als kleinste Option bietet 4pvd, diesen Entwurf für Ihre eigene Weiterverwendung aufzubereiten. Dies empfiehlt sich z. B., wenn Sie über eigene Kapazitäten für Konstruktion verfügen.
Als zweite Option bietet 4pvd die Erstellung von vollständigen Fertigungs- und Montageunterlagen an, die Sie an Ihre eigene Fertigung oder an Lieferanten in Ihrer Nähe weiterleiten können. Dies bietet sich z. B. an, wenn sie über freie Fertigungskapazitäten verfügen.
Als dritte Option bietet 4pvd die komplette Lieferung der Halterungen von bewährten Zulieferbetrieben. Bei guter Abstimmung des zeitlichen Ablaufs, können die neuen Halterungen bei Ihnen sein, bevor die zu beschichtenden Produkte eintreffen.
Kann ich gleiche Halterungen in verschiedenen PVD Anlagen benutzen?
Grundsätzlich lassen sich Halterungen auf verschiedene Type von PVD- Anlagen anpassen. Hierdurch wird sogar die Flexibilität der Produktion beachtlich gesteigert. Ausserdem können die Halterungen als Investition oft weit länger genutzt werden, als die PVD Anlagen selbst.
Es ist jedoch zu beachten, dass durch Unterschiede in den verschiedenen PVD Verfahren und Anlagen insbesondere die Position der Produkte und deren Abstand zueinander unterschiedlichen Einfluss auf die Abscheidung der Schicht haben, so dass in jedem Fall eine erneute Qualifizierung durchgeführt werden sollte.
Welche Werkstoffe dürfen für Halterungen verwendet werden?
Werkstoffe für Halterungen sollten bei erreichen der maximalen Beschichtungstemperatur:
- ausreichende Festigkeit bieten.
- einen niedrigen Dampfdruck besitzen
- korrosionsfest sein.
- elektrisch leitfähig sein.
Gängigste Materialien für allgemeine Anwendungen sind Edelstahl- Werkstoffe und Inconel für filigrane Elemente wie Federn, Haken, etc. Für Lagerstellen empfehlen sich hochtemperaturfeste Bronzewerkstoffe oder beschichtete Elemente. Magnetische Werkstoffe sind für Temperaturen bis 500°C verfügbar.
Kann ich Halterungen auch selbst herstellen?
Ausgehend von korrekten Fertigungs- und Montageunterlagen können Halterungen für PVD Prozesse in der Regel von allen qualifizierten Werkstätten hergestellt werden. Vor und während der Montage sind in etwa die gleichen Anforderungen an Sauberkeit zu erfüllen wie für die eigentliche Beschichtung.
Für Werkstätten, die noch keine Erfahrung mit der Herstellung von PVD Haltern haben empfiehlt sich ggf. eine Einweisung in die Grundlagen und ggf. ein Audit der relevanten Prozesse. Bei den entsprechenden Massnahmen ist 4pvd gerne behilflich.
Auch die Grundlagen für Entwurf und Konstruktion von PVD Halterungen können über ein Training durch 4pvd vermittelt werden. Dies empfiehlt sich besonders, wenn Sie sich in Zukunft regelmässig mit dem Bau von Halterungen befassen wollen (oder müssen).
Darüber hinaus bietet 4pvd eine Reihe von Tools, die Ihnen die Arbeit leichter machen können. Hierzu zählt z. B. der Chargenrechner, der Füllgrade für verschiedene Halterungssysteme vorkalkuliert. Natürlich kann der Chargenrechner auf Ihre Bedürfnisse abgestimmt werden.
Wieso gibt es so viele verschiedene Grundtypen von 4pvd Haltern?
Die Notwendigkeit für die Halterungsserien Nova, Colt und Sphere lassen sich leicht am Beispiel von Bohrern, Fräsern, Stempeln und Gewindebohrern erklären.
Gewindebohrer benötigen im Allgemeinen eine geringe aber äusserst gleichmässig verteilte Schichtdicke auf den oberen und den unteren Flanken (Freiflächen). Dies erfordert eine Anordnung der Werkzeugachse parallel zur Oberfläche des Verdampfers, wobei um die Werkzeugachse gedreht wird. Die Serie Colt erfüllt diese Anforderungen.
Wenngleich Bohrer und Fräser in Haltern der Serie Colt beschichtet werden können, lässt sich ei dieser Anordnung nicht die optimale Verteilung der Schichtdicke erzielen. Verwendet man für Bohrer DIN 338 die Serie Sphere, kann bei einem Neigungswinkel von 28° ein Verhältnis der Schichtdicken auf Haupt- und Nebenfreifläche von nahezu 1:1 erzielt werden. Ausserdem liegen die Füllgrade bei Verwendung von Sphere in der Regel deutlich höher, wie der Chargenrechner zeigt.
Kleinstbohrer, Fräser und Stempel mit kurzer Arbeitslänge benötigen oft nur eine spezifizierte Schichtdicke im Bereich der Schneidecken. Hierfür Eignet sich die Halterungsserie Nova. Bei geringeren Anforderungen an die Qualität lassen sich mit Nova gewaltige Mengen in einer Charge unterbringen.
Für Werkzeuge mit beidseitig wirkenden Schneiden bietet die Serie Boxer eine unschlagbare Alternative im Bezug auf Qualität, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit.
Für eine Individuelle Auswahl, die Ihre Anwendung optimal löst, stehen wir Ihnen jederzeit gerne zur Verfügung.
Kann ich gleiche Halterungen in verschiedenen PVD Anlagen benutzen?
Grundsätzlich lassen sich Halterungen auf verschiedene Type von PVD- Anlagen anpassen. Hierdurch wird sogar die Flexibilität der Produktion beachtlich gesteigert. Ausserdem können die Halterungen als Investition oft weit länger genutzt werden, als die PVD Anlagen selbst.
Es ist jedoch zu beachten, dass durch Unterschiede in den verschiedenen PVD Verfahren und Anlagen insbesondere die Position der Produkte und deren Abstand zueinander unterschiedlichen Einfluss auf die Abscheidung der Schicht haben, so dass in jedem Fall eine erneute Qualifizierung durchgeführt werden sollte.
Kann ich durch geeignete Halterung einen Wettbewerbs-vorteil erzielen?
Der Vorteil gegenüber dem Wettbewerb, der durch eine optimale Halterung erzielt werden kann, ist gewaltig. Nur wenige Anbieter von Beschichtungen können von sich behaupten, über eine einzigartige Beschichtungsanlage zu verfügen. Bei vergleichbaren Anlagen und Technologien kann genau die Halterung den entscheidenden Vorteil in Bezug auf Qualität und Wirtschaftlichkeit ausmachen, der dem Wettbewerber fehlt.
Hierbei ist es wichtig, die wirklichen Anforderungen des Kunden schnell zu erkennen und in eine zuverlässige Halterungslösung umzusetzen. Genau bei dieser Aufgabe würde 4pvd Sie gerne unterstützen.
Wann lohnt sich der Einsatz der Sphere Halterungen?
Die Halterungen der Serie Sphere ergeben höchste Wirtschaftlichkeiten beim Beschichten von Bohrern und Schaftfräsern. Voraussetzung ist allerdings, dass genügend Werkzeuge zur Verfügung stehen, um ein ganzzahliges Vielfaches eines Sphere Turms mit einer Werkzeuggrösse zu füllen.
Anders als die Serie Colt hat bei Sphere auch die Werkzeuglänge Einfluss auf das Design des Halters. Colt ist die optimale Lösung, um Werkzeuge verschiedener Länge und ggf. auch verschiedenen Durchmessers innerhalb eines Tellers zu kombinieren.
Fazit: Sphere ist für Hersteller von Massenware und Lohnbeschichtung in der Großserie. Colt ist eher für kleinere Serien und z. B. Nachbeschichtung von Werkzeugen.
Kann ich bei Bemusterungen beliebige vorhandene Halterungen verwenden?
Das ist eine zweischneidige Geschichte. Natürlich möchte man bei einer Bemusterung möglichst wenig investieren, denn zum Zeitpunkt der Bemusterung gibt es im Allgemeinen noch keine Zusage über das eventuell folgende Geschäft.
Andererseits kann durch die Verwendung einer ungeeigneten Halterung leicht Qualität eingebüsst werden, und der gesamte Auftrag geht dahin. Ausserdem ist zu beachten, dass die Bemusterung aus Sicht des Kunden eine Qualifizierung darstellt und jede anschliessende Änderung an Prozess und Halterung erfordert eine erneute Qualifizierung.
Daher sei dringend empfohlen für Bemusterungen möglichst seriennahe Halterungen zu verwenden, die insbesondere in Anordnung und Bewegung der Produkte relativ zu den Verdampferquellen und zueinander nicht von der geplanten Serienproduktion abweichen.
beratung.
Wie wähle ich zwischen Lohnbeschichtung und In House Produktion?
Der erste Ansatz hier führt in der Regel über die Schätzung des Volumens. Wenn dis Summe der Aufwendungen für Lohnbeschichtung in den kommenden zwei bis fünf Jahren den Kaufpreis einer schlüsselfertigen Produktionslinie erreichen oder übersteigen, sollte eine In House Produktion ernsthaft erwogen werden.
Andere Faktoren, die diese Entscheidung zu wesentlich geringeren Volumina verschieben, sind z. B. logistische Probleme bei Lohnfertigung wie z. B. zu lange Lieferzeiten oder aufwendiges Handling, oder der Wunsch nach einem Alleinstellungsmerkmal oder einem proprietären Produkt. Ebenso kann ein gutes Angebot an Lohnbeschichtern diese Entscheidung auch nach hinten verlagern.
Häufig wird angenommen, dass mit dem Übergang von Lohnfertigung zu In House Fertigung zwangsläufig ein Bruch entsteht. Für die Weiterentwicklung der eigenen Produkte ist es jedoch viel vorteilhafter, wenn Lohnbeschichter, Anlagenbauer und Kunde hierbei Hand in Hand arbeiten.
Welches PVD Verfahren löst meine Aufgaben optimal?
Zu den meist verbreiteten Verfahren zur Herstellung von funktionellen Schichten für Bauteile und Werkzeuge zählen heute die Arc – Verfahren, das Sputtern und Verfahren mit Tiegel.
Die Verfahren mit Tiegel sind auf dem Rückzug, da sie für die Herstellung legierter Schichtwerkstoffe oder mehrlagiger Schichtsysteme nur bedingt geeignet sind. Ausserdem kommt bei den Verfahren mit Tiegel der Dampf naturgemäss von unten, was eine zusätzliche Anforderung an die Halterungssysteme stellt.
Die Sputterverfahren sind auf dem Vormarsch, da sie die modernen komplexen Legierungen und teilweise sogar die nichtleitenden Werkstoffe beherrschen. Ausserdem lassen sich mit Sputterverfahren die reinsten und homogensten Schichten herstellen.
Die Arc Verfahren können die meisten gängigen Aufgaben heute hervorragend lösen, sind jedoch in der Werkstoffauswahl eingeschränkter als Sputterverfahren. Zur Unterdrückung der für Arc Verfahren typischen Makropartikel (Droplets) werden zahlreiche Verfahrensvarianten angeboten, die aber in der Regel ihre Wirkung durch eine geringere Schichtrate und aufwendigere Anlagentechnik erkaufen.
Wie finde ich die richtige PVD Anlage für meine Produktion?
Eine deutliche Mehrheit der verfügbaren PVD Anlagen wird in Europa hergestellt. Von diesen Anbietern preist jeder seine Produkte als die einzig besten an. In der Regel werden Sie erst ca. ein Jahr nach der Kaufentscheidung in der Lage sein, den Wert einer dieser Aussagen nachzuprüfen.
Extrem hilfreich für die Auswahl eines Lieferanten und einer Anlage ist die Möglichkeit, eine mehrmonatige Phase der intensiven Lohnbeschichtung zum Sammeln von Erfahrung und Referenzgrößen zu nutzen. Wenn beschichtete Produkte aus dieser Phase der Lohnbeschichtung zum Vergleich herangezogen werden können, bleiben beiden Seiten im Allgemeinen böse Überraschungen erspart.
Bei Bemusterungen ist wichtig, darauf zu achten, dass diese auf den zum Kauf angebotenen Anlagentypen und unter Produktionsbedingungen hergestellt werden. Wir verweisen hier auch auf den Einfluss der Halterungen und dem Abstand der Funktionsflächen, wie im FAQ Teil Halterungen beschrieben.
Technische Abnahmebedingungen, die Schichteigenschaften, Chargenfüllgrade, Zykluszeiten und Angaben über Verfügbarkeit und Herstellkosten pro Stück beschreiben bieten ein Mindestmass an Referenz. Zusagen über die Performance der Produkte im späteren Einsatz werden von Seiten der Anlagenhersteller nur ungern oder nur relativ zu anderen Produkten gemacht, da Der Anlagenhersteller sich hiermit auf ein Gebiete ausserhalb seiner Erfahrungswerte begibt.
Worauf muss ich beim Kauf von PVD Technologie achten?
Was immer Sie kaufen, Sie werden relativ viel Geld ausgeben und für ziemlich lange Zeit mit dieser Technologie arbeiten müssen. Falls es um Ihre erste PVD Anlage geht haben Sie im Allgemeinen noch nicht die Erfahrung um diese Entscheidung alleine zu treffen. Im folgenden möchten wir einige Punkte anführen, die für den erfolgreichen Betrieb einer PVD Produktion wichtig sind:
Ihre nächste PVD Anlage sollte:
- reproduzierbar und zuverlässig ausreichende Qualität liefern.
- ein akzeptables Verhältnis von Kosten und Zeit je Stück haben
- flexibel sein um auf schwankende Losgrößen reagieren zu können.
- Erweiterbar sein um auf neue Marktbedingungen reagieren zu können.
Große oder marktführende Anbieter versprechen Professionalität, Erfahrung und Zuverlässigkeit. Kleine oder lokale Anbieter können durch Engagement und Flexibilität viel ausgleichen. Anbieter, die einen eigenen Beschichtungs- service vielleicht sogar für ähnliche Produkte betreiben, kennen den Markt und die Produkte. Dieser Vorteil kann allerdings durch eine mögliche Wettbewerbssituation gegen den Anlagenhersteller leicht zu nichte gemacht werden.
Auch wenn aus Sicht des Kunden eine Exklusivität als Schutz der eigenen Investition oft angestrebt wird, sollte sorgfältig erwogen werden, ob ein neues Produkt ohne Exklusivität nicht größere Chancen im Markt hat.
Wo liegen die wesentlichen Vor- und Nachteile gängiger PVD Verfahren?
Der wesentliche Unterschied zwischen den verbreiteten Arc und Sputter Verfahren liegt in der Erzeugung des Dampfs, was bei den Arc Verfahren in einem Punkt und bei den Sputter Verfahren flächig erfolgt. Hieraus ergeben sich einige grundsätzliche Einschränkungen bzw. Vorteile für verschiedene Anwendungen. Die folgende Tabelle versucht diese Zusammenhänge herauszustellen:
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Wie kann ich geeignetes Personal finden und trainieren?
Zum effizienten Betrieb einer PVD Produktion aber auch zu einer kompetenten Beziehung zum Lohnbeschichter gehört qualifiziertes und engagiertes Personal auf der Seite des Kunden. Die PVD Technik oder relevante Elemente der Beschichtungstechnik sind in klassischen Ausbildungen nicht ausrechend enthalten. Dennoch ist es durchaus möglich, engagierten Mitarbeitern hinreichende Kenntnisse der PVD Technik zu vermitteln, um eine PVD Produktion wirtschaftlich zu machen.
Aus unserer Erfahrung wiegen sogar fundierte Kenntnisse der Produkte und hohes Engagement schwerer als Vorkenntnisse der PVD Technik. Erst wenn eine eigene Schicht- oder Grundlagenentwicklung vorgesehen ist, sollte auf Personal mit fundierten Kenntnissen der PVD Technik zurückgegriffen werden.
Genau so wichtig wie das Know How zum Produktionsstart ist es, produktionsbegleitend konsequent das Know How zu erweitern, um Qualität und Wirtschaftlichkeit kontinuierlich zu steigern. Während zum Produktionsbeginn die meisten Anbieter ausreichend Training vorsehen, damit die Abnahmebedingungen erreicht werden, kann späteres Training kostspielig oder schwer verfügbar sein. Wartungs- und Schulungsverträge können hier Sicherheit und Qualität erhöhen.
Hilfreich sind auch regelmässige Analysen und Training durch aussenstehende Instanzen, die die PVD Produktion an den aktuellen Stand der Technik anpassen können, und Defizite oder systematische Fehler aufdecken können.
Welche Methoden zur Qualitätssicherung brauche ich?
Wenn Schichtdicke, Schichthaftung und optische Bewertung der Schicht innerhalb der vorgegebenen Spezifikation liegen, sind vielfach die wesentlichen Anforderungen an die Beschichtung erfüllt. Weitergehende Untersuchungen ermitteln die Mikrohärte der Schicht und Ihre Struktur.
Wichtig für alle Apparate und Verfahren zu Untersuchung ist, dass sie ausreichend verfügbar sind und dass die Messungen vom beauftragten Personal schnell durchgeführt werden. Vielfach liefern die verbreiteten Methoden nur qualitative Ergebnisse, wodurch KVP und SPC behindert werden.
Um Schäden an Produkten durch die Messungen zu vermeiden und um eine reproduzierbare Referenzgeometrie und Topographie bereitzustellen empfiehlt sich der Einsatz von kleinen Referenzproben. Anhand dieser kann der PVD Prozess relativ gut qualifiziert werden, eine Garantie für Originalteile hat man jedoch noch nicht.
Wegen der komplexen Zusammenhänge zwischen Substrat, Schicht und Anwendung bietet oft nur ein Einsatztest letztendliche Garantie. Falls Einsatztests unter originale Bedingungen zu langwierig sind, können ggf. verschärfte Testbedingungen ein adäquates Resultat in akzeptabler Zeit liefern.
Wichtiges Element der Qualitätssicherung ist auch die eindeutige Identifizierung der Produkte, die heute durch kompakte Lasercodes gewährleistet werden kann.
Wann ist eine Sonderanlage einer Serienanlage vorzuziehen?
Diese Frage kann nur nach detaillierter Analyse des Produktes, des Marktes und der Prognose beantwortet werden. Wie immer sollten zuerst qualitative und dann wirtschaftliche Aspekte beleuchtet werden.
Sonderanlagen können auf das Produkt optimal angepasst werden, und insbesondere bei Produkten mit außergewöhnlicher Geometrie bieten sie oft die einzig mögliche Alternative. Die Sonderanlage kann allerdings nicht auf ein vergleichbares Maß an Erfahrung beim Hersteller zurückgreifen, und dies gilt nicht nur für den Bau und Inbetriebnahme, sondern umso mehr für den Service in späteren Jahren.
Bei Serienanlagen bleiben dem Anbieter oder dem Kunden im Wesentlichen die Halterung der Substrate und der Prozess um die gestellte Aufgabe zu lösen. Nachteilig ist, dass eine eventuelle bauliche Gegebenheit der Serienanlage die Anwendung und den Prozess in ein Fenster zwängen kann, so dass ggf. das Ziel verfehlt wird.
Eine interessante Alternative bieten modulare Serienanlagen, die von zahlreichen Herstellern heute angeboten werden. hierbei wird z. B. die gesamte Vakuumtechnik und Plasmaelektronik zusammen mit der Steuerung und der Benutzeroberfläche von der Serienanlage genommen. Die Serienverdampfer (oder Sonderlösungen) werden in einer angepassten Vakuumkammer nun so um die Substrate angeordnet, dass sich die Konfiguration einer Sonderanlage ergibt.
Welche Hilfsmittel für Materialfluss und Logistik kann ich nutzen?
Die Bedeutung von gut organisiertem Materialfluss und Hilfsmitteln für die Logistik wird oft unterschätzt. Wenn bei Produkten der Beschichtungspreis in der Grössenordnung von einem EUR liegt, kann der Anteil des Handling ausserhalb der Beschichtungsanlage leicht 50% der Fertigungskosten übersteigen.
Zahlreiche Anbieter liefern bewährte Systeme für Lagerung, Transport, Identifikation, Dokumentation etc. Die An- und Einbindung der Beschichtungsanlagen und der Qualitätssicherung in bestehende EDV oder ERP Systeme kann Abläufe vereinfachen, aber auch immense Kosten und Widerstände generieren.
Auch die Planung der Anlagenbelegung, z. B. zum Erreichen einer möglichst hohen Auslastung ist mittels heute verfügbarer Software möglich, muss allerdings so organisiert werden, dass der Planungsprozess den Fertigungsprozess unterstützt und nicht behindert.
Insbesondere in der Lohnbeschichtung können fälschungssichere Markierungen auf den Produkten den Durchlauf vereinfachen und beschleunigen. 2-dimensionale Codes können mit modernen Lasersystemen auch auf kleinste Produkte aufgebracht werden und so erheblich zur Qualitätssicherung und Wirtschaftlichkeit beitragen.
allgemeinenes.
Was bietet 4pvd nicht an?
4pvd bietet keine Lohnbeschichtung an. Wir helfen jedoch gerne bei der Suche, Auswahl und Qualifizierung eines der über 60 Anbieter von Lohnbeschichtung in Mitteleuropa.
4pvd baut keine Beschichtungsanlagen. Wir helfen jedoch gerne z. B. bei der Spezifikation und im Beschaffungsprozess. Auch unterstützen wir Kunden und Anbieter z. B. durch Training, Produktionsbegleitung und natürlich durch unsere Halterungssysteme.
Was kosten die Dienstleistungen von 4pvd?
Unsere Aufwendungen werden je nach Art der Dienstleistung nach verschiedenen Methoden in Rechnung gestellt:
In Projekten werden die Aufwendungen zur Erreichung von Teilzielen vor Projektbeginn vereinbart und bei Erreichen des Teilziels in Rechnung gestellt.
Zeitlich begrenzte Dienstleistungen werden nach Stunden- oder Tagessätzen berechnet und nach erbrachter Leistung in Rechnung gestellt.
Für unregelmässig in Anspruch genommene Dienstleistungen können auch pauschale Vereinbarungen z. B. auf monatlicher Basis getroffen werden.
In keinem Fall werden Leistungen berechnet, die nicht vorher in Umfang und Höhe vereinbart wurden.
Wo finde ich Antworten auf weitere Fragen?
Bei weiteren Fragen sind wir jederzeit gerne für Sie da. Einfach per Klick Kontakt aufnehmen.
Fragen zur PVD Technologie werden auch offen im Internet diskutiert. 4pvd unterstützt das Forum von Prof. Vasco Teixiera, die PVD_coatings Grou