Getriebe, Keramik Mehr Leistung durch Antriebskomponenten aus technischer Keramik

Um die gestiegenen Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von Antriebskomponenten zu erfüllen, entwickelt maxon motor in seinem Geschäftsbereich Technische Keramik eigene Bauteile. Das Unternehmen zeigt, wie sich damit die Leistung von Getrieben steigern lässt und Lösungen möglich sind, die vorher nicht realisierbar waren.

Anbieter zum Thema

SPN Schwaben Präzision Fritz Hopf GmbH

Maxon Motor GmbH

Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

maxon international ag

Um die Leistungsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit vieler seiner Produkte weiter zu erhöhen, setzt maxon motor mit den Pulverspritzgusstechniken CIM und MIM auf modernste Fertigungstechnologien. Speziell mit CIM (Keramikpulverspritzguss) werden selbst komplexeste Geometrien in verschleißfester Hochleistungskeramik gefertigt. Diese Teile sorgen in den Getrieben des Herstellers für eine höhere Leistungsfähigkeit. Oder anders: die Getriebe bauen bei gleich bleibendem Leistungsbedarf kleiner.

Mit MIM (Metallpulverspritzguss) werden ganze Baugruppen durch ein einziges Teil ersetzt. Damit lassen sich Montage- und Fügeprozesse einsparen, der Fertigungsprozess wird schlanker und sicherer. Störanfällige Prozesse (z.B. Press- oder Klebeverbindungen) entfallen durch den monolithischen Aufbau der Teile. Ein einziges in MIM gefertigtes Bauteil kann komplexe Baugruppen ersetzen.

Spannungs- und verzugsfrei: maxon stetzt katalytisches Entbinderungsverfahren ein

Beim Pulverspritzguss wird dem zu verarbeitenden Ausgangspulver (Metall- oder Keramikpulver) ein Bindersystem beigemischt, um Teile aus Materialien mit hoher Härte und hohem Schmelzpunkt durch Spritzgiessmaschinen in endformnaher Geometrie herzustellen. In der Spritzgiessmaschine wird das Bindersystem aufgeschmolzen und man erhält aus der Form einen Rohling (Grünling), der in seiner Kontur dem gewünschten Teil nahe kommt. Nach dem Spritzvorgang wird der Binder wieder entfernt.

maxon setzt hier vorwiegend ein katalytisches Entbinderungsverfahren ein, das den Binder bei einer Temperatur weit unter dem Erweichungspunkt des Teils entfernt und somit spannungs- und verzugsfrei arbeitet. Nach diesem Prozess enthält der nun Braunling genannte Körper nur noch einen kleinen Restbinderanteil. Wichtig ist, dass die Geometrie nicht wieder zu Pulver zerfällt. In diesem Zustand kann der Braunling in den Sinterofen transportiert werden, wo der endgültige Brand stattfindet. Bei entsprechend hohen Temperaturen verbinden sich die einzelnen Pulverkörner zu einem massiven Bauteil.

Im Pulverspritzguss hergestellte keramische Bauteile: nur noch mit Diamantwerkzeug zu bearbeiten

Je nach Binderanteil des Systems entsteht ein Schwund vom Grünling zum gesinterten Teil von bis zu 22 %. Der entfernte Binder hinterlässt gleichmäßig verteilte Hohlräume im gesamten Bauteil, die während des Sinterprozesses durch das Zusammenbacken der Pulverteilchen geschlossen werden. Das über Pulverspritzguss hergestellte Bauteil besitzt dabei die gleichen Eigenschaften wie konventionell hergestellte Stahlteile.

Im Pulverspritzguss hergestellte Stahlteile (MIM) können bei Bedarf mit nahezu allen üblichen Verfahren nachbearbeitet und durch die üblichen Wärmebehandlungsmethoden wie Härten oder Vergüten ihrem Einsatzzweck angepasst werden. Keramische Bauteile, die im Pulverspritzguss hergestellt wurden, zeichnen sich durch ihre hohe Härte aus und können nur noch mit Diamantwerkzeugen weiter bearbeitet werden.

Keramische Bauteile für Kunden in Klein- und Großserie fertigen

Der Geschäftsbereich Technische Keramik der maxon-Gruppe kann auf eine 15-jährige Erfahrung im Einsatz von keramischen Bauteilen zurückgreifen und hat die gesamte Prozeßkette zur Herstellung feinwerktechnischer Bauteile aus Oxidkeramiken im eigenen Hause. Angefangen bei der optimalen Auslegung der Spritzwerkzeuge, der Formgebung, des Pulvers, über die Entbinder- und Sinterprozesse bis hin zur Fertigbearbeitung der Teile auf speziellen mit Diamantwerkzeugen ausgerüsteten Bearbeitungsmaschinen. Für die eigenen Kunden werden Einzelstücke bis hin zu Großserien von Millionen Stück pro Jahr gefertigt.

Die Kosten für Bauteile aus technischer Keramik werden stark von der mechanischen Nacharbeit der Teile geprägt. Aus diesem Grund soll das Teil möglichst endformnah aus dem Sinterprozeß kommen. Die Nacharbeit durch Schleifen ist sehr aufwändig und zeitintensiv.

Mit keramischen Bauteilen Anforderungen an Belastbarkeit erfüllen

Oft ist der Vorteil von Bauteilen aus technischer Keramik erst bei Betrachtung des gesamten Produktes ersichtlich. So kann in vielen Fällen durch die Verwendung einer harten und verschleißfesten Keramikwelle ein Kugellager durch ein günstiges Gleitlager ersetzt werden. Meist können durch den Einsatz verschleißfester und chemisch beständiger keramischer Bauteile die Serviceintervalle deutlich verlängert werden. Dies führt zu weniger Maschinenstillstandszeiten und geringerem Serviceaufwand.

Mit dem Einsatz keramischer Bauteile lassen sich die steigenden Forderungen an die Belastbarkeit der Produkte, beispielsweise sterilisierbare Getriebe und Antriebe, erfüllen. Doch um den Werkstoff ideal einzusetzen ist ein gutes Zusammenspiel zwischen Produktentwicklung und Fertigung äußerst wichtig. Die Möglichkeiten der CIM- und MIM-Technologien ermöglichen es, die immer höheren Anforderungen der Anwendungen zu erfüllen.

Teil 2: Antriebskomponenten realisieren, die vorher nicht möglich waren

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