Sie sind spritzgegossen, weisen vielfach komplizierte Geometrien mit hauchfeinen Details auf und halten dennoch thermischen, mechanischen und tribologischen Belastungen stand, vor denen selbst Makrobauteile aus Polymerwerkstoffen kapitulieren: Mikrobauteile aus passgenau […]
Vermessung eines keramischen Kleinstbauteils. (Foto: Oximatec)
Sie sind spritzgegossen, weisen vielfach komplizierte Geometrien mit hauchfeinen Details auf und halten dennoch thermischen, mechanischen und tribologischen Belastungen stand, vor denen selbst Makrobauteile aus Polymerwerkstoffen kapitulieren: Mikrobauteile aus passgenau komponierten Hochleistungskeramiken. Die Rezepturen und Verarbeitungsparameter dafür entwickelt ein noch junges, aber bereits weltbekanntes Unternehmen: Oximatec GmbH, Hochdorf. Auf der Fakuma zeigt die Firma nicht nur fertige Bauteile, sondern auch einen Ausschnitt aus dem Fertigungsprozess, das Spritzen der Grünlinge.
Denn bekanntlich handelt es sich beim Keramik-Spritzgießen anders als beim Spritzen von Kunststoffen um einen mehrstufigen Prozess. Nach dem Aufbereiten muss das Keramikpulver zunächst mit einem Bindersystem spritzfähig gemacht werden. Auf den eigentlichen Spritzvorgang folgen zwei weitere Prozessschritte, das Entbindern und das Sintern, bei denen die zum Spritzen erforderlichen Zusätze wieder entfernt werden und das Bauteil zu seiner endgültigen Struktur verfestigt wird. Das fertige Bauteil weist noch etwa 50 % des Volumens des Grünlings auf.
Mikrospritzgussteile aus Hochleistungskeramik. (Foto: Oximatec)
Damit sehen sich die Werkstoffentwickler von Oximatec bei der Entwicklung der Keramikformulierung zwei Herausforderungen gegenüber. Zum einen muss die Hochleistungskeramik den Anforderungen des späteren Einsatzes genügen und die dauerhafte Funktion des Bauteils gewährleisten, beispielsweise bruchzäh sein, schnell wechselnden Temperaturen standhalten oder biokompatibel sein. Zum anderen sollen trotz der hohen Volumenreduktion hochpräzise Bauteile gefertigt werden. Und das nicht nur während einer Produktionscharge, sondern über die gesamte Herstellzeit des Produktes. Das Oximatec-Labor entwickelt deshalb nicht nur auf die jeweilige Anwendung abgestimmte Hochleistungskeramiken, sondern auch die zugehörigen Bindersysteme. Das bietet den Vorteil, dass einerseits die Zusätze nach dem Spritzvorgang wieder vollständig entfernt und andererseits auch Submikron-Pulver plastifiziert werden können.
Doch damit nicht genug: „Parallel zur Werkstoffentwicklung untersuchen und erproben wir auch die Verarbeitung mittels unterschiedlicher Formgebungsverfahren, sodass wir die sichere und reproduzierbare Verarbeitungsfähigkeit unserer Werkstoffe garantieren können“, erläutert Geschäftsführer Dr. Wolfgang Burger die Vorgehensweise. Die Ergebnisse dieser Tests geben der Entwicklungsarbeit wiederum neue Impulse. Und der Teilehersteller erhält neben dem maßgeschneiderten, nach hohen Qualitätsstandards aufbereiteten Keramikgranulat auch gleich die detaillierte Verarbeitungsvorschrift. Womit er Mikroteile herstellen kann, die länger halten als das Produkt, in das sie eingebaut sind. Oder anders ausgedrückt: Mikroteile, die einfach nicht klein zu kriegen sind.
