Redies ist Hersteller für Ziehwerkzeuge mit eigenem Sondermaschinenbau. Im Laufe der Zeit wurden die Kapazitäten und Fähigkeiten erweitert. Nun ist der Weg von Produktentwicklung über Beschaffung und Analyse der Vormaterialien, eng kontrollierte Syntheseprozesse, die Ziehsteinfertigung bis hin zur Endkontrolle vor Versand zum Kunden vollständig abgedeckt.

Diamant entsteht in der Natur unter enormem Druck und sehr hohen Temperaturen. Seit den 1950er Jahren wurden Verfahren entwickelt, diese Bedingungen technisch nach zu bilden, um Diamant zu synthetisieren. Bekannt wurde diese Meisterleistung unter dem Akronym „HPHT“-Prozess (High Pressure – High Temperature). Diese Verfahren ermöglichten erstmals die Synthese von Einkristallen und polykristallinen Diamanten (PKD) von mehreren Zentimetern Größe. Gerade PKD, der quasi-isotrop ist, eignet sich hervorragend als Ziehkernmaterial für vielseitige Anwendungen; darunter runde Drahtziehsteine, Gleit-, Bündel- und Profilwerkzeuge.

In den 1990er Jahren kam die Detonationssynthese hinzu. Hierbei entstehen nano- und mikroskalige Diamantpulver. Diese können aufbereitet und als hochwertige Schleif- und Poliermittel verwendet werden.

Als Vormaterial für die PKD – Synthese eignen sich diese Pulver auch. In diesem Fall muss nach Mahlung und chemischer Reinigung sehr eng klassiert werden. Die Form der Körner spielt hier eine wichtige Rolle, weshalb die sogenannte Morphologie des Pulvers per Raster-Elektronen-Mikroskopie kontrolliert werden muss.

Es existiert noch ein völlig anderer Verfahrensansatz, der ebenfalls die Synthese von Einkristalldiamanten von beeindruckender Größe ermöglicht. Hierbei wird Diamant aus einer Kohlenstoff-haltigen Gasmischung Atom für Atom auf einem Substrat abgeschieden. Der Oberbegriff „CVD“ (Chemical Vapour Deposition) fasst dieses Verfahren zusammen mit anderen Anwendungen aus der Halbleitertechnik, Beschichtungstechnik und dergleichen mehr. Diese Verfahren benötigen ebenfalls hohe Temperaturen und werden anhand der Art der Reaktorheizung unterschieden.

Für die Synthese von Diamant haben sich zwei Varianten durchgesetzt. Zuerst jene, die als „HF-CVD“ (HF für Hot Filament) bezeichnet wird. Denn hier kommt eine Widerstandsheizung aus mit Wolfram-Drähten zur Anwendung. Um die Korrosion der Heizelemente durch Wasserstoff zu verlangsamen, wird Stickstoff beigemischt. Dieser hat eine ähnliche Atomgröße wie Kohlenstoff, scheidet sich im Diamant ab und erschwert die Defekt-freie Synthese. Neben möglichen Defekten ist vor allem die resultierende charakteristische gelbe Färbung des Diamanten äußerlich erkennbar.

Reine Diamanten in überzeugender Qualität können mit der zweiten Verfahrensweise hergestellt werden, die eine externe Mikrowellenheizung nutzt. Die Bezeichnung lautet daher „MP-CVD“ (MP für Microwave Plasma). Hierbei kommt kein Stickstoff zum Einsatz.

Die für runde Ziehwerkzeuge optimale Kristallorientierung <111> lässt sich mit beiden Verfahren gewährleisten.

In Kurzform werden die synthetischen Einkristalldiamanten als „SSCD“ (Synthetic Single Crystal Diamonds) bezeichnet. Was das Material selbst angeht, unterscheiden sich die „SSCD“ höchstens in der äußeren Form vom Naturdiamant. In beiden Fällen liegt das gleiche Kristallgitter aus Kohlenstoffatomen vor. Wie beschrieben, liefert ihr Herstellungsprozess statistisch reinere Kristalle und damit verlässlichere Ziehwerkzeuge.

Weitere starke Argumente sind der Preisvorteil und nicht zuletzt die nachvollziehbare, konfliktfreie Herkunft. Aktuell existieren geopolitische Hürden, die stärksten Förderländer für Naturdiamant sind Russland und Nationen in Afrika. Vor dieser Kulisse bieten „SSCD“ deutliche Vorteile auch für Anwender, für die das Lieferketten-Sorgfaltspflichten-Gesetz relevant ist.

Der Autor des Beitrags Ferdinand Kießling ist Geschäftsführer der Redies Deutschland GmbH.

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