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Keramische Spritzgießformen senken die Produktionskosten von Kunststoffteilen

Das Institut für Fertigungstechnologie keramischer Bauteile (IFKB) der Universität Stuttgart und der Graveurbetrieb Leonhardt aus Hochdorf haben eine Mischkeramik entwickelt, die sich durch funkenerosive Verfahren verhältnismäßig kostengünstig und präzise bearbeiten lässt. Ein Patent für ihre Erfindung haben die Projektpartner bereits angemeldet. Hochleistungskeramiken zeichnen sich durch eine hohe Härte, Steifigkeit und Festigkeit aus. Daher eignen sie sich besonders, um verschleißbeanspruchte Bauteile im Werkzeug- und Formenbau herzustellen.

Discharge Machinable Ceramics, kurz DiMaCer, heißt die an der Uni Stuttgart entwickelte verschleißfeste Mischkeramik. Übersetzt bedeutet der Begriff etwa "Erodierbare Keramik". Aus der neuen Keramik sollen vor allem Spritzgießformen und Werkzeuge für das Strangpressen hergestellt werden. Diese Werkzeuge werden in weiten Feldern der Keramik- und Kunststoffverarbeitung angewendet, um beispielsweise Bauteile für die Automobiltechnik, für medizintechnische Geräte oder für Konsumgüter in großen Stückzahlen zu fertigen.

Das Problem war bisher, dass in den Spritzgießformen mit der Zeit Verschleißspuren auftreten, welche die Standzeit dieser Werkzeuge begrenzen. Das erhöht die Produktionskosten, weil die Produktion bis zum Ersatz der alten Werkzeuge ausfällt. Die Werkzeuge aus verschleißfesten Werkstoffen wie Hochleistungskeramiken zu fertigen, hat sich andererseits kaum gelohnt, weil der Fertigungsaufwand zu hoch war. Mit den konventionellen Fertigungsverfahren, zum Beispiel Schleifen und Polieren, konnten darüber hinaus die für den keramischen Spritzguss notwendigen komplexen Strukturen der Präzisionswerkzeuge nicht hergestellt werden. Diese Strukturen lassen sich mit dem Verfahren der Funkenerosion zwar herstellen, dafür muss das zu bearbeitende Werkzeugmaterial aber elektrisch leitend sein - ein Merkmal, das auf die am häufigsten eingesetzten Strukturkeramiken nicht zutrifft.

Richard Landfried, Dr. Frank Kern und Prof. Rainer Gadow vom IFKB haben daher zusammen mit dem Graveurbetrieb die mechanischen Struktureigenschaften von Hochleistungskeramiken mit elektrischer Leitfähigkeit kombiniert. Dadurch lässt sich die entwickelte mehrphasige Mischkeramik problemlos senk- und drahterodieren. "Die Bearbeitungsgenauigkeit und Qualität der erzeugten Oberfläche hat all unsere Erwartungen übertroffen: Es treten keine Risse senkrecht zur Oberfläche auf und die erodierten Oberflächen sind sehr glatt. Die erreichbaren Schnittgeschwindigkeiten sind ähnlich hoch wie beim Erodieren von Hartmetall", sagt Landfried. An praxisnahen Versuchen konnte der Ingenieur zudem nachweisen, dass die Verschleißfestigkeit der neuen Keramik mindestens zehnmal höher ist als die von gehärtetem Stahl. Metadaten anzeigen: Autor verbergen | Schlagworte