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Dienstag, Dezember 12, 2017
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wzr1Expertenwissen

Prof. Dr. Wolfgang Kollenberg, Geschäftsführer der Werstoffzentrum Rheinbach GmbH, Rheinbach 

Hochtemperatur-Anwendungen gelten zwar als bevorzugtes Einsatzgebiet für keramische Werkstoffe. Als Alternative zu Stahl und Eisen aber wecken insbesondere Oxidkeramiken zunehmend auch das Interesse der Konstrukteure im allgemeinen Maschinen- und Anlagenbau. Mit dem Niederdruck-Spritzgießen und der mechanischen Bearbeitung stellt das Werkstoffzentrum Rheinbach WZR zwei Wege zur wirtschaftlichen Herstellung von Kleinserien-Bauteilen aus Keramik vor.

wzr2Zu Beginn waren es eher dekorative Produkte wie etwa Schmuckstücke oder Manschettenknöpfe, die das WZR aus Oxidkeramiken fertigte. Inzwischen sind es jedoch in wachsendem Maße hoch belastbare Präzisionsbauteile für den Einsatz in Maschinen- und Anlagenbau. Es findet offenbar ein Umdenken statt in den Köpfen vieler Konstrukteure. Während sie früher fast ausnahmslos auf Stahl- und Eisenwerkstoffe fixiert waren, suchen sie heute vermehrt nach Alternativen im Bereich der Technischen Keramiken. Dabei ist es längst nicht mehr nur die extreme Temperaturbeständigkeit, die Konstrukteure und Entwicklungsingenieure nach einem Keramik-Werkstoff suchen lässt. Im Gegensatz zu Stahl sind Oxidkeramiken – beispielsweise Zirconium- oder Aluminiumoxid – nicht leitend, nicht magnetisch und nicht rostend. Dazu kommt eine Eigenschaft, die vor allem für Anwendungen in Messtechnik, Steuerungstechnik oder Elektrotechnik von Bedeutung ist: Keramik-Werkstoffe sind unempfindlich gegenüber einer induktiven Kopplung. Zu den weiteren grundsätzlichen Vorteilen der Oxidkeramiken gehört eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen chemische und mechanische Einflüsse. Daraus gefertigte Bauteile sind also sehr belastbar und erreichen hohe Standzeiten.

Keramik-Bauteile in Serie fertigen

wzr3Zur Herstellung von Serienprodukten aus Aluminium- und Zirconiumoxid für den Maschinen- und Anlagenbau setzen wir den Niederdruck-Spritzguss (Low Pressure Injection Moulding/ LPIM) und die mechanische Hartbearbeitung ein. Beide Formgebungsverfahren eignen sich zur wirtschaftlichen Produktion keramischer Einbauteile in kleinen und mittleren Serien. Je nach Anforderung fertigt das WZR damit auch Bauteile aus speziellen Oxidmischungen und Glaskeramik. Die Werkstücke erreichen eine große Detailtreue und hohe Oberflächenqualität.

Zwei Wege zur Serie

wzr4Beim Niederdruck-Spritzguss wird eine niedrig schmelzende Wachs-Keramik-Suspension von circa 80 °C wird in eine Silikonform gegossen. Das kostengünstige Formgebungsverfahren ist vergleichsweise schnell und erreicht Toleranzen von bis zu 0,1 Millimetern. Die heißgegossenen Teile werden in einem angeschlossenen Sinterprozess verfestigt. Etwas zeitaufwändiger als das Niederdruck-Spritzgießen, dafür aber von höchster Genauigkeit ist die mechanische Hartbearbeitung. Unser neues Ultraschall-Bearbeitungszentrum erlaubt beispielsweise beim Fräsen, Bohren und Schleifen von Rohlingen oder Fertigteilen Toleranzen von ± 0,01 Millimetern. In dem flexiblen Fünf-Achs-Bearbeitungszentrum finden auch Bauteile aus Glas und Glaskeramik zu ihrer Form.


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