Keramik-Spritzgießen

Hochleistungskeramik spritzgießen

Während der Fakuma waren maßgeschneiderte Lösungen rund um das Hochleistungskeramik-Spritzgießen zu sehen sowie die Fertigung anspruchsvoller Musterteile.

Bei besonders hohen Anforderungen an thermische und mechanische Belastbarkeit der Bauteile stoßen viele Polymerwerkstoffe an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit. Als Alternative bieten sich Hochleistungskeramiken an, die über eine hohe Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit sowie günstige tribologische Eigenschaften verfügen. Bedingung dafür ist die wirtschaftliche Verarbeitung dieser Werkstoffe im Spritzgießverfahren.

Anders als beim Spritzen von Kunststoffen handelt es sich beim Keramik-Spritzgießen um einen mehrstufigen Prozess. Nach dem Aufbereiten muss das Keramikpulver mit einem Bindersystem spritzfähig gemacht werden. Auf den eigentlichen Spritzvorgang folgen zwei weitere Prozesschritte: das Entbindern und das Sintern, bei denen die zum Spritzen erforderlichen Zusätze wieder entfernt werden und das Bauteil zu seiner endgültigen Struktur verfestigt wird.

Oximatec entwickelt im eigenen Labor anwendungsoptimierte Rezepturen für Hochleistungskeramiken und die zugehörigen Bindersysteme. Für die Düsenspitze, die dem auf der Messe gespritzten Musterteil zugrunde liegt, hat das Unternehmen eine Keramikformulierung entwickelt, die schnell wechselnden Temperaturen und hohen Scherbeanspruchungen standhalten soll. Der Spritzprozess produziert den sogenannten Grünling. Nach den abschließenden Prozessschritten Entbindern und Sintern weist das Teil noch etwa 50 Prozent des ursprünglichen Volumens auf. Die drastische Volumenreduktion muss bei der Konstruktion von Teil und Spritzgießwerkzeug berücksichtigt werden, der Konstrukteur benötigt also genaue Kenntnisse der jeweiligen Rezeptur und ihrer Kennwerte.

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Und noch eine Herausforderung gilt es zu bewältigen: Beim Spritzgießen von Hochleistungskeramiken ist das Werkzeug starken abrasiven Verscheiß ausgesetzt. An besonders belasteten Bereichen wie Anguss oder scharfen Kanten muss das Werkzeug mit verschleißfeste Einsätze geschützt werden. Das Unternehmen Leroxid hat dafür die Keramik Dimacer entwickelt, die im Jahr 2011 den Euromold Award in Gold erhielt. Der Werkstoff lässt sich im üblichen Erodierverfahren bearbeiten und verlängert laut Anbieter die Standzeit der Werkzeuge um ein Vielfaches – spare also Material, Zeit und noch mehr Kosten.

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