ADVANCED CERAMICS TECHNOLOGIES
FORMGEBUNGSPROZESSE
Trockenpressen
Isostatischpressen
Extrudieren
Keramikspritzguss
Micro Keramikspritzguss
Foliengiessen
3D Keramikdruck
KERAMIKEIGENSCHAFTEN UND FORMGEBUNG TECHNISCHE KERAMIK
Technische Keramik hat eine Reihe von einzigartigen Eigenschaften, die sie zu einem vielseitigen Werkstoff für verschiedene Anwendungen machen. Hier sind einige wichtige Eigenschaften:
-
Hohe Härte: Technische Keramik hat eine hohe Härte und ist widerstandsfähiger gegen Kratzer und Abrieb als viele andere Materialien.
-
Hohe Festigkeit: Keramik ist sehr fest und kann hohen Belastungen standhalten.
-
Verschleissfestigkeit: Keramik ist auch sehr verschleissfest, was bedeutet, dass es lange Zeit widerstandsfähig gegen Abnutzung und Verschleiss bleibt.
-
Hohe Temperaturbeständigkeit: Keramik ist sehr hitzebeständig und kann bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, ohne seine Eigenschaften zu verlieren.
-
Chemische Beständigkeit: Keramik ist gegenüber vielen chemischen Verbindungen resistent und kann in aggressiven Umgebungen eingesetzt werden.
-
Geringe Dichte: Im Vergleich zu vielen anderen Materialien hat Keramik eine geringe Dichte, was es zu einem leichteren Werkstoff macht.
-
Gute Isolationsfähigkeit: Keramik ist ein guter Isolator gegenüber Elektrizität und Wärme, was es zu einem geeigneten Werkstoff für Anwendungen in der Elektronik und Wärmeisolierung macht.
-
Biokompatibilität: Einige Arten von Keramik sind biokompatibel und können daher in medizinischen Anwendungen eingesetzt werden.
Es ist wichtig zu beachten, dass je nach Art und Zusammensetzung der technischen Keramik die spezifischen Eigenschaften variieren können.
Es gibt mehrere Formgebungsprozesse für die Herstellung von technischer Keramik. Einige der gängigsten sind:
-
Pressen: Dies ist der am häufigsten verwendete Formgebungsprozess für technische Keramik. Dabei wird das pulverförmige Rohmaterial in eine Form gepresst, um die gewünschte Form zu erhalten.
-
Extrusion: Bei diesem Verfahren wird das Rohmaterial durch eine Düse gepresst, um eine kontinuierliche Form zu erhalten, die dann in die gewünschte Länge geschnitten wird.
-
Spritzguss: Hierbei wird das Keramikpulver mit einem Bindemittel gemischt und in eine Form gespritzt, ähnlich wie bei der Herstellung von Kunststoffteilen.
-
Isostatisches Pressen: Dieser Prozess ist ähnlich wie das normale Pressen, jedoch wird das Rohmaterial unter Verwendung von flüssigem Druck in die Form gepresst. Dadurch wird eine höhere Dichte erreicht und das Endprodukt wird stärker.
-
Giessen: Bei diesem Verfahren wird flüssige Keramik in eine Form gegossen und dann zum Aushärten und Trocknen stehen gelassen.
-
3D-Druck: Auch der 3D-Druck von Keramik wird immer beliebter. Hierbei wird das Rohmaterial schichtweise aufgebaut, um die gewünschte Form zu erhalten.
Die Wahl des Formgebungsprozesses hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der spezifischen Anforderungen der Anwendung, der gewünschten Form und Größe des Endprodukts sowie der verfügbaren Produktionsausrüstung.
Gerne können wir Sie unterstützen, Ihre Teile mit diesem Verfahren zu realisieren.
TROCKENPRESSEN
Trockenpressen ist ein häufig verwendetes Formgebungsverfahren für die Herstellung von technischer Keramik. Dieses Verfahren wird auch als Uniaxialpressen bezeichnet. Beim Trockenpressen wird das pulverförmige Rohmaterial in eine Form gefüllt und mit einem hohen Druck von bis zu 500 MPa gepresst. Das Ziel ist es, das Rohmaterial in eine bestimmte Form zu bringen und eine hohe Dichte zu erreichen, indem die Partikel eng zusammengepresst werden.
Der Prozess des Trockenpressens beginnt mit der Vorbereitung des Keramikpulvers. Das Pulver wird in der Regel in einem Ballmühle oder anderen Mahlwerkzeugen zerkleinert, um eine einheitliche Partikelgröße zu erreichen. Dann wird das Pulver in eine Form gegeben und mit einem Stempel gepresst, der sich senkrecht zur Formbewegung bewegt. Der hohe Druck und die Vibrationen sorgen dafür, dass das Pulver zusammengepresst wird und eine feste Form annimmt.
Nach dem Pressen wird das Bauteil getrocknet, um überschüssige Feuchtigkeit zu entfernen und Risse oder Verformungen zu vermeiden. Dann wird es bei hoher Temperatur gebrannt, um eine hohe Dichte und Festigkeit zu erreichen. Die genaue Brenntemperatur hängt von der Art der verwendeten Keramik ab.
Das Trockenpressen von technischer Keramik bietet eine kosteneffektive Möglichkeit zur Herstellung von Bauteilen mit hoher Dichte und Festigkeit. Allerdings kann dieser Prozess aufgrund des hohen Drucks und der damit verbundenen Ausrüstungskosten teurer sein als andere Formgebungsverfahren wie das Spritzgussverfahren.
ISOSTATISCH PRESSEN
Isostatisches Pressen ist ein weiteres häufig verwendetes Formgebungsverfahren für die Herstellung von technischer Keramik. Dieses Verfahren wird auch als Kaltisostatisches Pressen bezeichnet. Im Gegensatz zum Trockenpressen, bei dem das Rohmaterial in eine Form gepresst wird, wird beim Isostatischen Pressen das Rohmaterial unter hohem Druck von allen Seiten gleichmäßig komprimiert.
Beim Isostatischen Pressen wird das Keramikpulver in eine flexible Form gegeben, die eine Flüssigkeit enthält, die als Übertragungsmedium dient. Die Form wird in eine Druckkammer gelegt und unter hohem Druck von bis zu 600 MPa von allen Seiten gleichmäßig komprimiert. Dieser Druck bewirkt, dass das Rohmaterial in jede Ecke der Form gedrückt wird und eine hohe Dichte erreicht.
Das Isostatische Pressen von technischer Keramik bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber dem Trockenpressen. Da das Rohmaterial von allen Seiten gleichmäßig komprimiert wird, kann es in komplexen Formen mit dünnen Wänden und scharfen Kanten hergestellt werden. Außerdem können Bauteile mit einer höheren Dichte und homogenerer Struktur erzeugt werden.
Allerdings ist das Isostatische Pressen von technischer Keramik aufgrund der benötigten Ausrüstung und des hohen Drucks, der erforderlich ist, teurer als das Trockenpressen.
Gerne können wir Sie unterstützen, Ihre Teile mit diesem Verfahren zu realisieren.
EXTRUDIEREN
Extrudieren ist ein weiteres häufig verwendetes Verfahren zur Formgebung von technischer Keramik. Dabei wird eine keramische Masse durch eine Matrize gepresst, um eine Form zu erzeugen. Das Verfahren ist ähnlich wie das Extrudieren von Kunststoffen, aber das Material, das extrudiert wird, ist in diesem Fall eine keramische Paste.
Die Extrusion von technischer Keramik beginnt mit der Herstellung einer Mischung aus keramischem Pulver und einem flüssigen Bindemittel, das als Schmiermittel dient und die Konsistenz der Mischung verbessert. Die Mischung wird durch eine Schneckenpresse gedrückt, die das Material in eine zylindrische Form bringt. Anschließend wird das Material durch eine Düse gedrückt, die die Form des Endprodukts bestimmt.
Es gibt verschiedene Arten von Düsen, die für verschiedene Formen und Größen verwendet werden können. Eine typische Anwendung von extrudierten Keramikprodukten ist die Herstellung von Rohren, Stäben, Fliesen und anderen länglichen Produkten mit komplexen Formen.
Vorteile der Extrusion von technischer Keramik sind die Möglichkeit, Produkte mit komplexen Formen und mit sehr hohen Maßgenauigkeiten herzustellen. Außerdem ist es ein sehr effizientes Verfahren und erfordert nur relativ geringe Investitionen in Werkzeuge und Maschinen. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, große Mengen an Produkten in kurzer Zeit herzustellen.
Ein Nachteil der Extrusion von technischer Keramik ist, dass das extrudierte Material oft noch einem Sinterprozess unterzogen werden muss, um die endgültige Dichte und Festigkeit zu erreichen.
SPRITZGIESSEN
Der Spritzguss ist ein Verfahren zur Formgebung von Kunststoffen, aber es gibt auch eine Variante des Spritzgusses, die für die Herstellung von technischer Keramik verwendet wird. Beim Spritzguss von technischer Keramik wird eine keramische Suspension, die aus keramischem Pulver und flüssigen Bindemitteln besteht, in eine Spritzgussform eingespritzt.
Die keramische Suspension wird unter Druck in eine beheizte Form gespritzt, wo das flüssige Bindemittel verdampft und das keramische Pulver zusammenhält. Das Ergebnis ist eine halbfertige keramische Form, die nach dem Entfernen aus der Form gesintert wird, um die endgültige Dichte und Festigkeit zu erreichen.
Spritzguss von technischer Keramik hat den Vorteil, dass es eine hohe Produktionsgeschwindigkeit und eine hervorragende Reproduzierbarkeit von Teilen ermöglicht. Es kann auch komplexe Geometrien und feine Details erzeugen. Im Vergleich zu anderen Verfahren wie Trockenpressen oder Isostatischem Pressen können durch den Spritzguss auch dünnere Wandstärken und größere Abmessungen erreicht werden.
Allerdings gibt es auch Nachteile beim Spritzguss von technischer Keramik. Das Verfahren erfordert teure Spritzgussformen, die speziell für jedes Teil hergestellt werden müssen. Die Vorbereitung der keramischen Suspension und das Spritzgussverfahren sind auch relativ aufwendig und erfordern viel Erfahrung und Wissen. Zudem ist es schwierig, große Teile oder Teile mit hohen Dickenverhältnissen herzustellen.
Typische spritzgegossene Produkte:
-
Textilkomponenten wie Keramik Fadenösen
-
Maschinenkomponenten wie Keramik Kaffeemahlscheiben
-
Uhrenindustrie wie Keramik Uhrengehäuse oder Lünetten
-
Medizintechnik wie Keramik Dentalimplantate und Abutments
-
uvm...
Gerne können wir Sie unterstützen, Ihre Teile mit diesem Verfahren zu realisieren.
MIKRO SPRITZGIESSEN
Der Mikro-Spritzguss von technischer Keramik ist ein spezielles Fertigungsverfahren zur Herstellung von Mikrokomponenten aus keramischen Werkstoffen. Das Verfahren ähnelt dem Spritzgießen von Kunststoffen, wurde jedoch für den Einsatz von keramischen Pulvern und kleineren Formen angepasst.
Der Prozess beginnt mit der Herstellung einer keramischen Suspension, die aus feinen keramischen Pulvern und Bindemitteln besteht. Die Suspension wird in eine Spritzgussform eingespritzt, die die Form des gewünschten Teils aufweist. Die Form wird dann unter hohem Druck verdichtet, um eine dichte und homogene Struktur zu erzeugen.
Nach dem Verdichten wird die Spritzgussform erhitzt, um das Bindemittel zu entfernen und die keramische Struktur zu härten. Der letzte Schritt besteht darin, das Teil in einem Sinterprozess bei hohen Temperaturen zu verdichten, um die endgültige Festigkeit und Dichte zu erreichen.
Dieser Prozess ermöglicht die Herstellung von Mikrokomponenten mit sehr feinen Details und hoher Genauigkeit. Es kann eine große Vielfalt an komplexen Formen und Geometrien hergestellt werden, einschließlich Hohlräumen, Löchern und dünnen Wänden. Die keramischen Komponenten weisen auch eine hohe Festigkeit, Härte, Abriebfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf.
Jedoch erfordert dieser Prozess ein hohes Maß an technischem Know-how und Erfahrung bei der Handhabung von keramischen Pulvern und bei der Gestaltung von Spritzgussformen. Der Prozess kann auch relativ teuer sein, insbesondere bei der Herstellung von kleinen Stückzahlen.
Typische micro spritzgegossene Produkte:
-
Dentaltechnik wie Keramikbracket
-
Bondingindustrie wie kleinste Drahtführungen
-
Uhrenindustrie wie Keramik Zahnräder
-
uvm...
Gerne können wir Sie unterstützen, Ihre Teile mit diesem Verfahren zu realisieren.
3D DRUCK IN KERAMIK
3D-Druck ist ein relativ neues Verfahren zur Herstellung von technischer Keramik. Es gibt mehrere 3D-Drucktechnologien, die für die Verarbeitung von Keramik verwendet werden können, darunter Stereolithographie (SLA), Selektives Lasersintern (SLS) und Binder Jetting.
SLA verwendet einen UV-Laser, um flüssige Harze schichtweise zu härten und eine feste Struktur zu bilden. Diese Technologie wird auch für die Herstellung von keramischen Teilen eingesetzt, indem keramische Partikel in flüssige Harze eingemischt werden. Die resultierenden Teile sind zwar nicht so dicht und fest wie diejenigen, die durch andere Prozesse hergestellt wurden, jedoch ist diese Methode ein schneller Weg, um Prototypen und kleine Serien von Keramikteilen herzustellen.
SLS hingegen verwendet einen Laser, um dünne Schichten von Keramikpulver zu schmelzen und zu verbinden. Das Verfahren wird wiederholt, bis das Teil komplett aufgebaut ist. Die resultierenden Teile haben eine höhere Dichte und Festigkeit als die durch SLA hergestellten Teile. SLS ist jedoch teurer und schwieriger zu handhaben.
Beim Binder Jetting wird eine Schicht aus Keramikpulver auf eine Plattform aufgetragen, und ein Binder wird aufgetragen, um die Pulverpartikel an den gewünschten Stellen zu verfestigen. Der Prozess wird wiederholt, bis das Teil komplett aufgebaut ist. Die resultierenden Teile sind ebenfalls dicht und fest, jedoch kann es schwierig sein, feine Details und komplexe Geometrien zu erzeugen.
Insgesamt hat der 3D-Druck von technischer Keramik einige Vorteile, wie zum Beispiel die Möglichkeit zur schnellen Prototypenentwicklung und der Fähigkeit, komplexe Geometrien zu produzieren. Es gibt jedoch auch einige Herausforderungen, wie die Kosten und die Einschränkungen bei der Materialauswahl und der Oberflächenbeschaffenheit.
Gerne können wir Sie unterstützen, Ihre Teile mit diesem Verfahren zu realisieren.
