Maschinen- und Gerätebau
Unterschiedlichste Anwendungsfunktionen werden im Maschinenbau durch den Einsatz von keramischen Spritzgussteilen (Düsen, Buchsen, Leisten,…) erfüllt. Die Verschleißbeständigkeit und Härte des Materials machen es ideal für die vielfältigen Einsatzbereiche.
Übersicht Maschinen- und Gerätebau
Schutzrohr
Gute Temperaturleitung, chemische Resistenz und Korrosionsfreiheit.
Die hohe Temperaturbeständigkeit, eine gute Wärmeleitfähigkeit und die chemische Resistenz machen die Bauteile zu optimalen Protektoren in unterschiedlichsten Anwendungsgebieten.
Die Herausforderung hier liegt allerdings am Spritzvolumen und der Bauteilgröße. Die beschränkten Fließeigenschaften von wachsbasierenden Bindersystemen verhindern ein homogenes Füllen und komplettes Schließen der sich ergebenden Bindenähte. Ausschließlich mit thermoplastbasierenden Bindersystemen, einem korrespondierenden Werkzeugkonzept und entsprechenden Spritzgussparameter wird eine reproduzierbare und sichere Fertigung gewährleistet.
Anwendungsfunktion bei diesem Bauteil | Isolieren |
Weitere mögliche Funktionen | Schützen, Führen |
Dimension – Länge – Durchmesser – Wandung |
89 mm 46 mm 6 mm |
Gewicht – Grünteil – Sinterteil |
335 gr 215 gr |
Herstellverfahren | Spritzguss mit mechanischer Nacharbeit im gesinterten Zustand |
Besonderheiten / Eigenschaften:
- Bauteilgröße, -dimension
- Isolierend
- chemisch beständig
- Chemisch beständig
- korrosionsfrei
Düsen in Kanalreinigungssystemen
Keramische Bauteile in Kanalreinigungssystemen garantieren eine tadellose Funktion durch einen punktuellen, gezielten Strahl.
Da die Fließgeschwindigkeit des Abwassers nicht ausreicht, um abgelagerte Feststoffe in Kanälen weg zu schwemmen erfolgt die effektive Reinigung maschinell unter hohem Druck (250 bar) in Form eines scharfen Wasserstrahls. Dieser Strahl ist extrem bissig bzw. scharf und reicht aus, um Düsen aus Stahl in kürzester Zeit zu zersetzen.
Weder der hohe Wasserdruck, noch die abrasiven Fremdpartikel führen zu Verschleiß der zähen Keramik. Darüber hinaus ermöglicht die Formgebungsfreiheit des Spritzgussverfahrens die Integration eines Sechskantes, Gewinde und innenliegenden Strömungsschienen in einem Formgebungsschritt. Die Reduktion von ursprünglich vier auf nunmehr ein Bauteil der Baugruppe senkt die Herstellkosten um ein Vielfaches.
Anwendungsfunktion bei diesem Bauteil | Sprühen |
Weitere mögliche Funktionen | Vernebeln, Sprayen,… |
Material | Zirkonoxid |
Dimension | M 4 – Höhe 5 mm – Gewicht 0,2 gr M 10 – Höhe 13,65 – Gewicht 5,0 g |
Besonderheiten / Eigenschaften dieser Düsen aus Keramik:
- zäh, hart und verschleißbeständig
- korrosionsfrei
- filigrane, dreidimensionale Bauteilstruktur
- Innen: Konisch zulaufend, Stege
- Außen: Sechskant, Gewinde M4, M6, M8, M10
- unterschiedlichste Bohrungsdurchmesser durch Wechselkerne
- Bohrungsdurchmesser bis 0,1 mm
Buchsen
Keramische Führungselemente, seien es Röhrchen, Buchsen oder Wellen werden im Maschinenbau gerne eingesetzt, um aggressive, abrasive Werkstoffe exakt und reibungslos zu führen oder sensible Bauteile zu schützen.
Die hohe Temperaturbeständigkeit, die elektrische Isolationseigenschaft und die chemische Resistenz machen die Bauteile zu optimalen Protektoren. Die Freiheit der äußeren, aber vor allem der inneren Geometrie und die geringeren Produktionskosten verschaffen den Bauteilen bis zu einer definierten Größe Kostenvorteile gegenüber Extrusionsteilen.
Anwendungsfunktion bei diesem Bauteil | Führen |
Weitere mögliche Funktionen | Schützen, Isolieren,…. |
Material | Aluminiumoxid (Al2O3) |
Dimension | Ø 3mm; Länge 10 mm; Wandstärke 0,4 mm |
Gewicht | 0,15 g |
Besonderheiten / Eigenschaften:
- hart und verschleißfrei
- korrosionsfrei
- chemisch beständig
- hochtemperaturfest
- elektrisch isolierend
- Geradheit / Rundheit
- End-shape-Fertigung ohne Nacharbeit
Ventilsitz
Als keramischer Werkstoff für den Ventilsitz einer Farbdosieranlage dient das chemisch resistente Aluminiumoxid.
Insbesondere der gratfreie Dichtsitz im oberen Bereich sorgt dauerhaft für eine exakte Dosierung der unterschiedlichen Farben und ist gegenüber den agressiven Medien dauerhaft resistent und formtreu. Das Feingewinde wird nachbearbeitungsfrei im Spritzgussverfahren realisiert und dient zur einfachen Bauteilmontage.
Anwendungsfunktion bei diesem Bauteil | Dosiersystem abdichten |
Weitere mögliche Funktionen | Dosieren, Sprühen, Leiten, Isolieren,… |
Material | Aluminiumoxid (Al2O3) |
Dimension | Ø 10; Ø 8mm; Länge 16 mm |
Gewicht | 2 gr |
Besonderheiten / Eigenschaften vom Ventilsitz aus Keramik:
- chemisch beständig
- hart und verschleißfrei
- korrosionsfrei
- Feingewinde zur Bauteilintegration
- asymmetrische Geometrien im Innenbereich
Führungsleisten
Keramische Führungselemente, seien es Leisten, Buchsen oder Wellen werden im Maschinenbau gerne eingesetzt, um aggressive, abrasive Werkstoffe exakt und reibungslos zu führen.
Die extrem hohe Härte der keramischen Elemente reduziert den Verschleiß und erhöht dadurch die aufwändigen Instandhaltungs- und teure Reparaturintervalle. Längere Maschinenlaufzeiten und geringere Produktionsstillstände erhöhen die Rentabilität der Gesamtanlage.
Anwendungsfunktion bei diesem Bauteil | Führen |
Weitere mögliche Funktionen | Leiten, Tragen,… |
Material | Aluminiumoxid (Al2O3) |
Dimension | Länge 155 mm |
Gewicht | 45 gr |
Besonderheiten / Eigenschaften von Führungsleisten aus Keramik:
- hart und verschleißfrei
- korrosionsfrei
- chemisch beständig
- oberflächenoptimiert (gleitgeschliffen)
- Geradheit
- Einbringen Kunden-Logo werkzeuggebunden im Formgebungsprozess
Sputter- Abdeckmasken
Abdeckmasken, Sputtermasken, Beschichtungsmasken, …
Masken aus technischer Keramik dienen als sicherer, dauerhafter Schutz.
Hoch Temperaturstabil, korrosionsfrei, chemisch resistent, nicht magnetisch und nicht elektrisch leitend. Zum partiellen Schutz des zu beschichtenden oder zu bearbeitenden Bauteiles werden je nach Verfahren Abdeckmasken aus technischer Keramik verwendet. Neben der Möglichkeit zur Abbildung filigranster Strukturen, wie z.B. variable Bohrungen, Sacklöcher, Stege oder Dome, gewährleistet das Produktionsverfahren auch die anwendungsbedingt notwendige hohe Ebenheit der Spritzgussteile.
Anwendungsfunktion bei diesem Bauteil | Schützen |
Weitere mögliche Funktionen | Isolieren … |
Material | Al2O3 (> 99,7) |
Gewicht | > 0,5 gr |
Ebenheit (as fired) | 0,1 |
Herstellverfahren | Spritzguss |
Besonderheiten / Eigenschaften dieses Bauteiles:
- korrosionsfrei
- Hochtemperaturstabil
- chemisch beständig
- hohe Härte
- Elektrisch isolierend
- Hohe Lebensdauer
Fluid Konnektor
Aufgrund der chemischen Resistenz, der hohen Temperaturbeständigkeit, der Korrosionsfreiheit und des absolut dichten Gefüges (Gasdicht) eignen sich keramische Bauteile hervorragend als Leitungselemente in sensiblen Anwendungen mit aggressiven oder kritischen Medien, gleichgültig ob in flüssiger Form oder als Gase.
Die Formgebungsfreiheit des Spritzgussverfahrens wiederum ermöglicht filigrane, extravagante Konturen, die in einem einzigen formgebenden Prozess hergestellt werden können. Schwachstellen, wie sie z.B. beim Anschweißen weiterer Bauteilelemente auftreten können, bleiben in diesem Prozess außen vor.
Anwendungsfunktion bei diesem Bauteil | Treibstoff leiten |
Weitere mögliche Funktionen | Führen, Fördern, Isolieren … |
Material | Aluminiumoxid (Al2O3); Mischoxide |
Dimension | Schenkellänge 30 mm Kanaldurchmeser 5 mm |
Gewicht | 15 gr |
Besonderheiten / Eigenschaften der keramischen Spannzange:
- chemisch resistent
- korrosionsfrei
- absolut inert (gasdicht)
- hoch temperaturbeständig
- one shape – Formgebung
Keramische Spannzange
Die hohe Flexibilität und das gute Isolierverhalten von Zirkonoxid wirkt sich außerordentlich positiv bei keramischen Spannzangen aus.
Das Reibschweißen ist ein Pressschweißverfahren, bei dem die Erwärmung der zu fügenden, fest eingespannten Teile durch mechanische Reibung erfolgt. Im vorliegenden Anwendungsfall werden die zu schweißenden Elemente durch keramische Spannzangen aus Zirkonoxid gehalten. Die hervorragende Isolationseigenschaft der Keramik sichert die erforderliche Wärme am Applikationspunkt. Die Flexibilität des Materiales ermöglicht das Aufbringen eines hohen mechnischen Druckes.
Anwendungsfunktion bei diesem Bauteil | Metalle halten |
Weitere mögliche Funktionen | Isolieren, Führen, … |
Material | Zirkonoxid (ZrO2) |
Dimension | Höhe 28 mm Ø Innen 7mm Ø Außen 17 – 12 mm |
Gewicht | 1,5 gr |
Besonderheiten / Eigenschaften der keramischen Spannzange:
- isolierend
- korrosionsfrei
- nicht haftende Oberfläche
- hoch temperaturbeständig
- mechanisch flexibel
- Federgeometrie über mechanische Hartbearbeitung
- Federnut 0,6 mm
Führungsfläche
Keramische Führungselemente, seien es Leisten, Buchsen oder Wellen werden im Maschinenbau gerne eingesetzt, um aggressive, abrasive Werkstoffe exakt und reibungslos zu führen.
Die extrem hohe Härte der keramischen Elemente reduziert den Verschleiß und folglich die aus Instandhaltungen und Reparaturen resultierenden Kosten. Längere Maschinenlaufzeiten und geringere Produktionsstillstände erhöhen folglich die Rentabilität der Gesamtanlage. Im vorliegenden Beispiel wurde die Keramik an der applikationskritischen Stelle in einen metallischen Träger mittels Kleben integriert und als Baugruppe überschliffen. Damit wird eine homogene, absolut präzise Oberflächenstruktur und -höhe erzielt.
Anwendungsfunktion bei diesem Bauteil | Führen |
Weitere mögliche Funktionen | Leiten, Tragen,… |
Material | Aluminiumoxid (Al2O3) |
Dimension | Länge 35 mm |
Gewicht | 28 gr |
Besonderheiten / Eigenschaften von Führungsleisten aus Keramik:
- hart und verschleißfrei
- korrosionsfrei
- oberflächenoptimiert (gleitgeschliffen)
- Integration in die Baugruppe mittels „Kleben“
- Überschleifen der Baugruppe für höchste Oberflächenqualität
Keramische Ventilkugel
Mit einem Spritzgussteilgewicht von 375 gr, einem Sinterteilgewicht von 312 gr und einem Durchmesser von 80 mm gehört die Ventilkugel sicher zu den größten und schwersten Bauteilen die aus technischer Keramik im Spritzgussverfahren bislang hergestellt wurden.
In der chemischen Industrie und der Verfahrenstechnik zählt die technische Keramik zu den bevorzugten Materialien. Bedingt durch deren chemische Resistenz, der Korrosionsfreiheit, der hohen Temperaturbeständigkeit, einer geringen Längenausdehnung bei unterschiedlichsten Umgebungstemperaturen und last but not least durch deren Härte zeigen sich keramische Kugelventile selbst gegen widrigste, abrasive Medien und Materialien dauerhaft resistent.
Anwendungsfunktion bei diesem Bauteil | Flüssigkeiten dosieren |
Weitere mögliche Funktionen | Führen, Leiten,… |
Material | Aluminiumoxid (Al2O3) |
Dimension | Ø 80 mm |
Gewicht | Spritzgussteilgewicht von 375 gr Sinterteilgewicht von 312 gr |
Besonderheiten / Eigenschaften dieser Düsen aus Keramik:
- hart und verschleißfrei
- korrosionsfrei
- wirtschaftliche, reproduzierbare Herstellung
- Volumen
Halter im Feingussbereich
Während des Abgussvorganges im Feinguss kommt es zu einer extremen und plötzlichen Temperaturveränderung, die nur wenige Materialien schadlos überstehen. Aluminiumtitanat ist eines davon.
Kläger überführte 2010 das Material ATi (Aluminiumtitanat) in ein spritzfähiges Compound. Auch für Bauteile aus ATi lässt sich nun die hohe Formgebungsfreiheit des Spritzgussverfahrens für filigrane, extravagante Konturen nutzen. Kostengünstig, da in einem einzigen formgebenden Prozess hergestellt.
Anwendungsfunktion bei diesem Bauteil | Halter im Produktionsprozess „Feinguss“ |
Weitere mögliche Funktionen | Führen, Schützen, Isolieren … |
Material | Aluminium-Titanat |
Dimension | Länge 30 mm Durchmeser 6 mm |
Gewicht | 2,5 gr |
Besonderheiten / Eigenschaften dieses Bauteiles:
- TWB (Temperaturwechselbeständigkeit) extrem gut
- Mittlerer Wärmeausdehungskoeffizient 0,5 – 2 (10-6 K-1)
- Wärmeleitfähigkeit 1,5 – 3 (Wm-1 K-1)
- chemisch resistent
- korrosionsfrei
- one shape – Formgebung