Das Spritzgießen von Keramik ist heute kein Problem mehr, wie Hannover zeigen wird. Somit lassen sich nun auch komplex geformte Teile mit Eigenschaften wie großer Härte, Hitze- und Korrosionsbeständigkeit ausstatten.
Der „Expertenkreis Keramikspritzguss“ gründete sich auf der letzten Hannover Messe als Arbeitsgremium der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG). Jetzt, ein Jahr später, können die Fachleute für „Ceramic Injection Moulding“ (CIM) bereits beachtliche Resultate vorweisen. Zu sehen und zu diskutieren sind sie auf dem Gemeinschaftsstand der Technologie-Agentur Struktur-Keramik (Task), an dem auch die Institute der Fraunhofer-Allianz Hochleistungskeramik beteiligt sind (Halle 5, Stand E40 – vergleiche Seite 80).
So hat das Dresdener Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) Testwerkzeuge aufgebaut, um spezielle Feedstocks für das Spritzgießen zu entwickeln. Im Sommer wollen die IKTS-Forscher ein Simulationstool betriebsbereit haben, um die Partner vom Expertenkreis als Dienstleister unterstützen zu können.
Aufhorchen lassen jedoch vor allem die Exponate, die seither entstanden. Denn sie illustrieren Möglichkeiten mit technischer Keramik, wie sie bisher kaum bekannt waren. Zu ihnen gehören zweikomponentige Innenzahnräder aus Aluminiumoxid und ZTA, die im Rahmen des EU-Projektes CarCIM im 2K-Spritzguss hergestellt wurden.
Evolventenverzahnungen müssen eng toleriert sein, wenn sie funktionieren sollen. Lassen sie sich in Keramik endkonturnah spritzgießen, sogar zweikomponentig, so wirft dies ein Licht auf das große Potenzial von CIM. „Spritzguss ist das einzige Formgebungsverfahren, mit dem komplexe Keramik-Bauteile großserientauglich hergestellt werden können“, erklärt Dr. Tassilo Moritz vom IKTS, zugleich Koordinator des Projekts CarCIM. „Der Keramikspritzguss befindet sich zurzeit in der Entwicklungssteilkurve.“ Beim einkomponentigen Spritzguss beherrschen Fachleute die Prozesskette von den Grünteilen bis zum Sintern so gut, dass die keramiktypische Werkstoffeigenschaften ohne Abstriche zur Geltung kommen.
Mit den mehrkomponentigen Verfahren lassen sich Keramikteile „zusätzlich funktionalisieren“, wie Dr. Moritz erklärt. Zwar stehen diese Methoden am Anfang ihrer Entwicklung, zeigen aber in den laufenden Projekten bereits vielversprechende Ergebnisse.
Das Projekt CarCIM ist nicht das einzige. Es widmet sich dem 2K-Keramikspritzguss und kommt im Sommer zum Abschluss. Im BMWi-geförderten Projekt GreenTaPIM werden pulvermetallische oder keramische Grünfolien mit einem Feedstock hinterspritzt. So können beispielsweise Verbunde mit metallspezifischer Duktilität und keramiktypischer Härte realisiert werden. Die Wahl geeigneter Werkstoffsysteme ermöglicht es, die Verbundbauteile in einem einzigen Schritt gemeinsam zu sintern. Es bedarf keines weiteren Fügeprozesses. Erste Anwendungen sind Fadenführer für Textilmaschinen und Scheren für die minimalinvasive Chirurgie.
In einem internen Projekt packen die Fraunhofer-Institute IKTS und IFAM das 2K-Spritzgießen von Teilen aus Stahl und ZrO2 an. Die Kunst ist es auch hier, die beiden Werkstoffkomponenten in einem Sinterschritt gemeinsam auszuhärten und zu verbinden, ohne dass Löt- und Schweißprozesse oder das Einlegen von Folien als Binder-Zwischenlage nötig werden. Mit der Imeta GmbH, Dresden, ist bereits ein erster Spritzgießer als Partner in die Arbeiten eingebunden.
Dr. Moritz lässt keinen Zweifel daran, dass in dem Thema ein riesiges Potenzial steckt, im einkomponentigen wie im mehrkomponentigen Spritzguss mit Keramik. Die zurzeit laufenden Entwicklungsarbeiten seien sehr anwendungsorientiert. Die Fachleute lassen sich auf der Messe darauf ansprechen: Vertreter des Expertenkreis Keramikspritzguss und vom IKTS sind durchgehend am Task-Stand präsent (Halle 5, Stand E40).
Olaf Stauß olaf.stauss@konradin.de
Teilen:
