Was, wenn sich Schleifscheibensegmente austauschen ließen, statt das ganze Werkzeug zu entsorgen? Was, wenn Diamantkörner gezielt gesetzt würden, statt zufällig verteilt zu sein? Und was, wenn eine stoffschlüssige Verbindung ganz ohne galvanische Prozesse oder Flussmittel auskäme? Genau daran arbeitet die IEW Induktive Erwärmungsanlagen GmbH aus Österreich gerade: auf Basis einer Anlagentechnik, die sich seit Jahren in der Praxis bewährt, und im Rahmen eines Forschungsprojekts, das zeigt, wohin die Reise geht: VaBriDia „Vacuum Brazing of Diamond tools with powder-based application“.

Neue Bremsscheiben, neue Anforderungen

Ab Ende 2026 gilt die Euro-7-Abgasnorm, die erstmals auch den Partikelausstoß von Bremsscheiben begrenzt. Damit rücken hartstoffbeschichtete Bremsscheiben in den Fokus: Auf eine Grundscheibe aus Grauguss wird eine sehr harte, verschleißfeste Schicht aufgebracht, die anschließend präzise geschliffen werden muss. Genau hier hakt es bislang. Gesinterte Schleifsegmente verlieren durch das für sie typische Selbstschärfen schnell an Profil und müssen häufig nachgearbeitet werden. Galvanisch gebundene Werkzeuge sind zwar präziser, kommen aber nicht ohne umweltkritische Prozesschemie aus. Für die neue, besonders harte Beschichtung fehlt bislang ein Werkzeug, das hohe Standzeiten mit einer sauberen Herstellung vereint.

Der Grundgedanke: Präzision statt Zufall

Die Idee des Forschungskonsortiums rund um die IEW ist ein neuer Fertigungsansatz für Schleifsegmente. Statt Diamantkörner und Bindemittel einfach zu vermischen und zu sintern, oder die Körner galvanisch aufzubringen, setzt IEW auf drei getrennte, aufeinander abgestimmte Schritte. Zunächst wird eine genau bemessene Menge Lotpaste per Mikrodosierung auf den Werkzeugkörper aufgetragen. Anschließend werden die Diamantkörner im Wirbelbett aufgebracht. Bei diesem Verfahren hält ein Luftstrom die Körner in Schwebe, sodass sie sich gleichmäßig auf der Lotpaste verteilen. Erst danach folgt das eigentliche Vakuumlöten, bei dem die Lotpaste aufschmilzt und die Diamantkörner dauerhaft mit dem Werkzeugkörper verbindet. Der Unterschied zu klassischen Verfahren: Wie viele Körner wo sitzen, ist kein Zufall mehr, sondern lässt sich gezielt steuern. Das hat spürbare Folgen für Standzeit und Schleifergebnis.

Was austauschbare Segmente bringen

Neben dem neuen Beschichtungsverfahren geht es im Projekt auch um den Aufbau der Schleifscheibe selbst. Es soll ein wiederverwendbarer Grundkörper entstehen, auf den sich einzelne Segmente montieren lassen. Verschlissene Segmente können ausgetauscht oder neu beschichtet werden, statt das gesamte Werkzeug zu entsorgen. Zusätzlich sollen Kühlkanäle direkt in den Segmenten das Kühlmittel dahin bringen, wo es beim Schleifen gebraucht wird. Das verbessert die Oberflächenqualität und schont das Werkzeug.

Vorteile für die Praxis

• Weniger Ausschuss: die Diamantkörner sitzen definiert statt zufällig verteilt.
• Längere Standzeit: durch gezielt eingestellten Kornüberstand.
• Sauberer Prozess: ohne die Chemikalien galvanischer Prozesse oder korrosive Flussmittel.
• Geringere Folgekosten: Segmente lassen sich austauschen und neu beschichten, statt das ganze Werkzeug zu ersetzen.

Die Anlagentechnik dahinter: VVBM150 und VVBM200

Ein solches Verfahren funktioniert nur, wenn die Lötanlage selbst präzise und reproduzierbar arbeitet. Genau dafür stehen die Vakuumlötanlagen VVBM150 und VVBM200 von IEW, die seit 2018 in über 35 Installationen weltweit im Einsatz sind. Ihre vertikale Bauweise schafft viel Platz pro Charge, sodass sich eine große Zahl an Werkzeugen gleichzeitig löten lässt. Eine patentierte Drei-Zonen-Temperaturregelung erlaubt es, unterschiedliche Materialien im selben Durchlauf bei jeweils passender Temperatur zu verarbeiten – etwa empfindliche Diamantwerkzeuge bei niedrigeren und robustere Hartmetallwerkzeuge bei höheren Temperaturen. Die Lötkammer besteht aus Quarzglas statt Metall, was Verunreinigungen ausschließt und ein Sichtfenster für die Prozesskontrolle ermöglicht. Fällt während des Lötens einmal der Strom aus, setzt die Anlage dank einer eigens entwickelten Resume-Funktion den Prozess exakt an der Unterbrechung fort, statt die ganze Charge zum Ausschuss zu machen. Ein kompletter Lötzyklus dauert dabei, je nach Werkzeug, deutlich unter zwei Stunden und kostet nur ca. 4 Euro an Energie. Das macht die Anlagen sowohl für kleinere Betriebe als auch für die industrielle Serienfertigung interessant. Wer keine eigene Anlage anschaffen möchte, kann bei IEW zudem Bauteile im Lohnlötverfahren fertigen lassen.

Das Forschungsprojekt VaBriDia

Wie ernst es IEW mit dieser Entwicklung meint, zeigt das laufende Forschungsprojekt VaBriDia. Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, der perfecdos GmbH und der Zermet Zerspanungstechnik GmbH & Co. KG arbeitet IEW als Konsortialführer über zwei Jahre an einem automatisierbaren Verfahren für vakuumgelötete Diamantwerkzeuge mit integrierten Kühlkanälen. Als Beispiel dient dabei die eingangs beschriebene Anwendung: Schleifscheibensegmente für die Bearbeitung von Bremsscheiben nach Euro 7. Jeder Partner bringt sein eigenes Fachgebiet ein: Zermet das Wissen rund um Werkzeuge und Bremsscheiben, perfecdos die Dosiertechnik, Fraunhofer IPA die Wirbelbettbeschichtung und Prüfverfahren, IEW die Vakuumlöttechnik.

Die Grundlage dafür haben IEW und das Fraunhofer IPA bereits in früheren Versuchen gelegt: Kleine, stiftförmige Diamantwerkzeuge wurden schon erfolgreich mit Lotpaste und Wirbelbettbeschichtung hergestellt und im Labor getestet. Im aktuellen Projekt wird dieses Wissen nun auf die deutlich anspruchsvollere Geometrie der Schleifscheibensegmente übertragen. Bei IEW laufen dazu gerade die ersten Lötversuche, um eine geeignete Lotlegierung zu finden, die Diamant zuverlässig benetzt, ohne die Körner durch zu hohe Temperaturen zu schädigen. Parallel entstehen bei Zermet die ersten Werkzeugkörper und Schleifsegmente, damit sich Beschichtung und Lötprozess getrennt bewerten lassen. Getestet werden die fertigen Segmente anschließend auf einem eigens aufgebauten Prüfstand, im Vergleich zu den am Markt verfügbaren Werkzeugen.

Ausblick

Gelingt die Übertragung auf die Schleifscheibensegmente, ist das für IEW erst der Anfang: Die Kombination aus Mikrodosierung, Wirbelbettbeschichtung und Vakuumlöten soll sich langfristig auch für andere Anwendungen eignen, etwa in der Medizintechnik oder der Mikrobearbeitung. Für Kunden bedeutet das schon heute: Wer auf eine VVBM150 oder VVBM200 setzt, investiert in eine Anlage, die mit der nächsten Generation der Diamantwerkzeuge mitwächst. Genauso gerne führt IEW erste Lötversuche selbst durch oder übernimmt die Fertigung im Lohnlötverfahren. IEW freut sich auf jede neue Herausforderung, die die Kunden mitbringen.

Übrigens: Für das Forschungsprojekt ist IEW weiterhin offen für Partner aus der Automobilbranche, die Interesse an einer Zusammenarbeit haben, ob als Anwender, Zulieferer oder mit ergänzendem Know-how. Wer sich vorstellen kann, hier mitzuwirken, kann sich gerne bei IEW melden.