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Technische Keramik – funktionsentscheidend

„Ceramic Components“ von der Druckmesszelle bis zum Elektriker-Messer
Technische Keramik – funktionsentscheidend

Meist ist Keramik eine Alternative zu Metall oder Kunststoff, wenn deren Eigenschaften nicht mehr ausreichen. Keramik ist oft aber auch die einzige Lösung für Schlüsseltechnologien. Das zeigen Anwendungen von der Mini-Lagerbuchse bis zum Mechatronikteil mit eingebrannten Leiterbahnen.

Thomas Baust Fachjournalist aus Nürnberg

Technische Keramik besitzt physikalische und chemische Eigenschaften, die sie nahezu unvergleichbar macht: Kaum ein Werkstoff ist so hart und verschleißfest, so beständig gegenüber sehr hohen oder wechselnden Temperaturen. Klima und Zeit hinterlassen kaum Spuren. Die mechanische Festigkeit, die elektrische Isolation oder die geringe Dichte machen Keramik zur ersten Wahl bei vielen Anwendungen. Darüber hinaus ist sie bestens geeignet für den direkten Kontakt mit Chemikalien oder Lebensmitteln.
Kein Wunder also, dass man Keramik in so unterschiedlichen Branchen und Anwendungen als funktionsentscheidende Komponenten wiederfindet: Die Elektronik und Elektrotechnik, der Maschinen- und Anlagenbau, Pumpen- und Armaturenhersteller, die chemische Industrie oder auch die Automobilbranche wissen genau, welchen wertvollen Nutzen Technische Keramik bieten kann.
„Der Einsatz Technischer Keramik zum Beispiel in Maschinenbauteilen verlängert die Standzeiten und verkürzt die Wartungsintervalle. Denn durch die hohe Formbeständigkeit gegenüber Metallen oder Kunststoff kann ein Werkzeug länger präzise arbeiten“, erläutert Gerald Vogt, Inhaber und Geschäftsführer der Vogt GmbH Ceramic Components im fränkischen Henfenfeld. „Qualität bedeutet hier Langlebigkeit und dadurch mehr Wirtschaftlichkeit und Kosteneffizienz.“ Und er nennt auch gleich ein erstes Beispiel.
Für einen deutschen Kamerahersteller hat Vogt vor etwa zehn Jahren Ringlehren zur exakten Montage hochwertiger Objektive in einer Kleinauflage gefertigt. Die vorherigen metallischen Lehren mussten durch den Verschleiß mehrmals im Jahr ausgewechselt werden. Die Keramik-Lehre aus Zirkonoxid hingegen arbeitet seitdem zuverlässig ohne nennenswerte Maßabweichungen.
Wer nun gleich an höhere Herstellungskosten denkt, täuscht sich. Weil Bauteile aus Keramik länger nutzbar sind und dabei oft die wesentlich besseren Eigenschaften bieten als Metall- oder Kunststoffteile, relativiert sich der Einzelpreis. Und je nach Stückzahl könne Vogt bei den Produktionskosten locker mit den herkömmlichen Werkstoffen mithalten – und sie teilweise sogar unterbieten, wie es in Henfenfeld heißt. Letztlich zählt aber oft gar nicht der günstigste Preis. Erst kürzlich kündigte ein Anwender seinem asiatischen Zulieferer auf und kehrte zu dem fränkischen Zulieferer zurück – den Ausschlag ergaben seine Qualitätsansprüche.
Mehr Wirtschaftlichkeit und gleichzeitig auch mehr Qualität sind deshalb die Hauptanforderungen, mit denen Kunden an Vogt Ceramic Components herantreten. Viele Ingenieure wissen dabei genau, was sie wollen. Andere entwickeln gemeinsam mit den fränkischen Experten eine Lösung. „Die Kommunikation erfolgt auf Augenhöhe – mit einem gemeinsamen Ziel“ betont Gerald Vogt. Weil das Unternehmen die Anforderungen nicht nur verstehe, sondern auch hinterfrage und in eine keramikgerechte Bauteilgestaltung übertrage, lasse sich gerade in den Phasen Materialauswahl und Entwicklung die Wirtschaftlichkeit und Präzision positiv beeinflussen.
Vorteilhaft sei, dass Vogt die Produktionswerkzeuge im eigenen Haus fertigen lässt. „Durch kurze Entscheidungswege können wir flexibel und schnell auf Wünsche reagieren“ – inklusive Qualitätssicherung und -prüfung. Die finale Schleifbearbeitung und das manchmal gewünschte Glasieren beherrscht Vogt ebenfalls und entlastet so den Kunden.
Auch für die Montage – also das Verkleben und Einpressen von Keramikteilen mit zugekauften Metall- oder Kunststoff-Komponenten – hat Vogt Ceramic Components eine eigene Kompetenz aufgebaut. Beispielsweise werden präzise geschliffene Keramik-Klingen für Profi-Elektriker in Kunststoff-Gehäuse eingespritzt. Das verwendete Zirkonoxid isoliert und schützt vor Kurzschlüssen. Zudem ist die Klinge extrem bruchfest und bleibt dauerhaft scharf.
Die Vogt GmbH ist seit 30 Jahren ein mittelständisches Familien-Unternehmen mit heute 50 Mitarbeitern. Es erfüllt sowohl Spezial-Aufträge in geringer Auflage, liefert aber auch Stückzahlen in Millionenhöhe. Das bislang kleinste und dennoch sehr präzise Keramik-Bauteil war eine nur 1×1 mm große Lagerbuchse. Etwas größer sind die Keramikgehäuse für Druckmesszellen aus Aluminiumoxid, die Vogt im Auftrag herstellt. Sie werden im Getriebe- und Motorenbau sowie für jede Art von Druckmesstechnik eingesetzt. Keramik als Membranwerkstoff überzeugt dabei durch ausgezeichnete chemische Resistenz zum Medium, sehr gute mechanische Eigenschaften, große Temperaturbeständigkeit und eine hohe Isolationsspannung. Dazu wird die Keramik metallisiert und bekommt Leiterbahnen und Widerstände direkt auf dem Teil im Siebdruckverfahren aufgedruckt und eingebrannt.
Ähnlich verfährt Vogt auch bei Medikamentenbechern für Inhalationsgeräte in der Medizintechnik. In diesen speziellen Bechern wird eine Lösung aufgeheizt, die nicht mit Metall in Berührung kommen darf, um nicht kontaminiert zu werden. Hierfür eignet sich Aluminiumoxid. Damit sich die Keramik gut reinigen lässt, erhält sie eine hochglänzende Glasur. Die Widerstandsheizung wird dann direkt auf den Keramik-Becher metallisiert und ist sehr gut elektrisch isoliert.
Die Liste der Anwendungen, bei denen Keramik-Komponenten aus Henfenfeld bei Nürnberg im Einsatz sind, ließe sich lange fortsetzen – von Isolatoren für Bremswiderstände in CNC-Maschinen und Windanlagen, von Dichtscheiben für Benzinpumpen über Pulverspritzdüsen bis hin zu Rohren für Zündelektroden. Das Team von Gerald Vogt hat sich bisher für jede noch so spezielle Anforderung eine Lösung einfallen lassen. •
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