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Keramik Dünne und lange Keramik-Bauteile wirtschaftlich herstellen

| Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Ceramdis stellt in einem speziellen Thermoforming-Extrusions-Verfahren mit anschließendem Hochdrucksintern Stäbe, Nadeln und Mehrlochrohre aus Siliziumnitrid her.

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Das besondere Thermoforming-Verfahren von Ceramdis ermöglicht die wirtschaftliche Herstellung von Bauteilen mit einem Durchmesser von 0.5 bis 16 mm mit einer Länge bis max. 700 mm.
Das besondere Thermoforming-Verfahren von Ceramdis ermöglicht die wirtschaftliche Herstellung von Bauteilen mit einem Durchmesser von 0.5 bis 16 mm mit einer Länge bis max. 700 mm.
(Bild: Ceramdis)

Siliciumnitrid ist eine extrem belastbare Hochleistungskeramik mit außergewöhnlichen Eigenschaften. Hierzu gehören niedrige Dichte, hohe Bruchzähigkeit, hohe Verschleißfestigkeit und sehr gute Thermoschockbeständigkeit. Bei Anforderungen wie Korrosionsbeständigkeit in Kombination mit geringem Gewicht sowie hoher Temperaturstabilität ist Siliciumnitrid der ideale Werkstoff. Zu den besonderen Vorteilen gehört, dass Siliciumnitrid eine der höchsten Festigkeiten unter den ingenieurkeramischen Werkstoffen besitzt.

Ceramdis, ein Schweizer Hersteller von ingenieurkeramischen Bauteilen, hat sich auf diesen Werkstoff spezialisiert. Von der Formgebung des Grünlings bis zum geschliffenen Endprodukt geschieht die gesamte Fertigung im eigenen Unternehmen. Die Siliciumnitrid-Produkte finden ihre Anwendung vor allem in der Mess- & Analysetechnik, Medizintechnik und im Maschinenbau. In der Herstellung von Nadeln und Rollen für die Wälzlagertechnik sieht Ceramdis ein besonders vielversprechendes Anwendungsgebiet. Gegenüber herkömmlichen Lagermaterialien haben die Nadeln aus Siliciumnitrid den Vorteil des geringen Gewichts sowie hoher Härte- und Zähigkeitseigenschaften. Auch die Halbleiterindustrie ist Kunde, sie benötigt beispielsweise keramische Führungssysteme zur Chipherstellung. So können Rollen und Schienen aus Si3N4 durch ihre Unempfindlichkeit gegenüber Temperaturschwankungen die Genauigkeit erhöhen.

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Bei hohem Druck gesintert

Das besondere Extrusionsverfahren von Ceramdis ermöglicht eine wirtschaftliche Herstellung von dünnen und langen Bauteilen mit einem Durchmesser von 0.5 bis 16 mm mit einer Länge bis max. 700 mm. Es ist deshalb ideal für Stäbe, Kapillaren, Mehrlochröhrchen sowie Flachprofile geeignet. Auch geometrisch komplexe Bauteile aus Siliciumnitrid sind durch Grünbearbeitung realisierbar.

Der Aufwand zum anschließenden Sintern ist jedoch vergleichsweise hoch: So kann der Prozess nicht unter atmosphärischen Bedingungen ablaufen – man benötigt eine Sinteranlage, die den Sinterprozess unter hohem Stickstoff-Arbeitsdruck umsetzen kann. Die für solche Anwendungen verfügbaren Drucksinteranlagen sind vertikal gebaut, da die Kombination aus Druck und der hier erforderlichen Temperatur in horizontaler Bauart schwer umzusetzen ist. Bauteile wie Nadeln, Kapillare und lange, dünne Stäbe können aber nicht stehend oder hängend in den Ofen eingebracht werden – sie müssen horizontal auf Chargentragplatten liegen. Die Drucksinteranlage für die Fertigung von Siliciumnitrid-Produkten bei Ceramdis muss also horizontal gebaut sein – was auch für alle anderen Bauformen von Sinterprodukten eine Verbesserung der Beladung mit sich bringt.

Horizontal gebaute Drucksinteranlage

Über eine Referenz aus der deutschen Keramikindustrie wurde Ceramdis auf PVA Industrial Vacuum Systems, einem Tochterunternehmen von PVA Te Pla, aufmerksam. Der deutsche Spezialist für Hochtemperatur-Vakuumanlagen greift nicht nur auf seine große Erfahrung mit dem Bau horizontaler Drucksinteranlagen für die Hartmetallindustrie zurück, sondern hat auch für das Sintern von Ingenieurkeramiken bereits viele erfolgreiche Projekte mit großen und kleinen Anlagen abgewickelt. So konnte PVA Industrial Vacuum Systems an Ceramdis genau die benötigte Drucksinteranlage anbieten und liefern. (qui)

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