Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Das Spritzgießen ermöglicht eine endkonturnahe, großserientaugliche Fertigung von Keramikbauteilen komplexer Geometrie. Eine Voraussetzung des CIM-Verfahrens (ceramic injection molding) ist die Erzeugung einer spritzgießfähigen thermoplastischen Masse, eines sog. Feedstocks, aus dem keramischen Pulver und einem Bindersystem. Die Feedstockentwicklung erfolgt mit Hilfe einer Scherwalze. Zur Charakterisierung von thermoplastischen Massen stehen Messkneter und ein Hochdruck-Kapillarviskosimeter zur Verfügung. Die Entwicklung und Fertigung von Spritzgussteilen erfolgt auf zwei Maschinen der Typen 320S und 370C (Fa. Arburg). Die Entbinderung der Grünteile kann thermisch, katalytisch oder über Lösungsmittelextraktion durchgeführt werden. Für die zerstörungsfreie Prüfung der spritzgegossenen Bauteile bereits im Grünzustand steht ein Röntgen-Computertomograph zur Verfügung.
Der Mehrkomponentenspritzguss gestattet die kostengünstige Herstellung multifunktioneller Keramikbauteile in nur einem Prozessschritt ohne zusätzliches Fügen der Verbundpartner. Dabei werden zwei Feedstocks in einem Spritzgießwerkzeug zu einem Bauteil verarbeitet. Das Verfahren gestattet auf diese Weise die Kombination von unterschiedlichen Materialeigenschaften, wie z. B. elektrische Leitfähigkeit mit elektrischer Isolation, hohe Wärmeleitfähigkeit mit Wärmeisolation, magnetische mit nicht magnetischen Eigenschaften. Die technologische Herausforderung dieses Verfahrens liegt in der gemeinsamen Entbinderung und gemeinsamen Sinterung der verbundenen Werkstoffe. Dafür ist ein exakter Abgleich des Schwindungsverhaltens der beiden Verbundpartner bereits während der Feedstockentwicklung entscheidend. Für den 2-Komponenten-Spritzguss stehen eine Maschine vom Typ 320S (Fa. Arburg) sowie ein Testwerkzeug zur Verfügung.
Leistungsangebot
- Feedstockentwicklung und -charakterisierung
- Entwicklung von spritzgegossenen Bauteilen
- Zerstörungsfreie Prüfung von spritzgegossenen Bauteilen im Grünzustand über Computertomographie
- Thermische, katalytische und Lösungsmittelentbinderung
- Entwicklung schwindungsangepasster keramischer Massen
- Entwicklung von Mehrkomponenten-Verbundbauteilen über Spritzguss
Beispiele und Referenzen
Spritzgießen: Kühldose, Fadenführer, Turboladerrotor, Magnetkappe, Kniegelenk
Das Mehrkomponentenspritzgießen von Keramik-Keramik-Verbundbauteilen für Automobil- und Eisenbahnanwendungen wird im EU-Projekt CarCIM entwickelt, das im Rahmen des 6. Forschungsrahmenprogramms gefördert wird.
Das Fraunhofer IKTS ist Mitglied im Expertenkreis Keramikspritzguss in der Deutschen Keramischen Gesellschaft.