Keramik kann mehr

Technik

Keramikwerkstoffe – Oxidkeramiken werden für Konstrukteure überall im Maschinen- und Anlagenbau auch bei Serienteilen zu einer Alternative zu Stahl und Eisen.

18. April 2011

Zu Beginn waren es eher dekorative Produkte wie etwa Schmuckstücke oder Manschettenknöpfe, die das Werkstoffzentrum Rheinbach (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«, berichtet WZR-Chef Wolfgang Kollenberg.

Dabei ist es längst nicht mehr nur die extreme Temperaturbeständigkeit, die Konstrukteure und Entwicklungsingenieure nach einem Keramikwerkstoff suchen lässt. Im Gegensatz zu Stahl sind Oxidkeramiken wie 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.

Zur Herstellung von Serienprodukten aus Aluminium- und Zirconiumoxid für den Maschinen- und Anlagenbau setzt das WZR den Niederdruck-Spritzguss und die mechanische Hartbearbeitung ein.

»Beide Formgebungsverfahren eignen sich zur wirtschaftlichen Produktion keramischer Einbauteile in kleinen und mittleren Serien«, erkärt Kollenberg. Je nach Anforderung fertigt das WZR damit auch Bauteile aus speziellen Oxidmischungen und Glaskeramik. Die Werkstücke erreichen laut Hersteller eine große Detailtreue und hohe Oberflächenqualität.

Beim Niederdruck-Spritzguss wird eine niedrig schmelzende Wachs-Keramik-Suspension von ungefähr 80 Grad Celsius in eine Silikonform gegossen. Das kostengünstige Formgebungsverfahren ist vergleichsweise schnell und erreicht Toleranzen von bis zu 0,1 Millimeter. Die heißgegossenen Teile werden in einem angeschlossenen Sinterprozess verfestigt.

Etwas zeitaufwendiger als das Niederdruck-Spritzgießen, dafür aber von noch höherer Genauigkeit, ist die mechanische Hartbearbeitung. Das neue Ultraschall-Bearbeitungszentrum des WZR erlaubt beispielsweise beim Fräsen, Bohren und Schleifen von Rohlingen oder Fertigteilen Toleranzen von ±0,01 Millimeter. In dem flexiblen Fünf-Achs-Bearbeitungszentrum finden auch Bauteile aus Glas und Glaskeramik zu ihrer Form.

Erschienen in Ausgabe: 03/2011