Großindustrielle Bearbeitung technischer Keramiken
Technische Keramiken eignen sich aufgrund ihrer Härte, thermischen Stabilität sowie Chemikalien- und Verschleißfestigkeit für viele industrielle Anwendungen, wenn andere Materialien versagen. Aufgrund eben dieser Eigenschaften ist es aber auch schwierig, die Keramiken in eine bestimmte Form zu bringen. Im Labormaßstab wurden mittels Spark-Plasma-Sintern (SPS) neue keramische Verbundwerkstoffe hergestellt. Dabei werden elektrisch leitfähige Pulver durch Kombination von Joule- und Induktionserwärmung zu Rohlingen gepresst. Das EU-finanzierte Projekt HYMACER (Hybrid sintering and advanced machining of technical ceramics) sollte diesen Prozess nun für die Herstellung großer Rohteile skalieren. Die KMU-Partner des Konsortiums deckten alle Schritte in der Lieferkette ab, von der Herstellung der Keramikrohlinge bis hin zum fertigen Produkt. Die HYMACER-Partner übernahmen die Herstellung der Rohlinge von den Sinteröfen bis zur Bearbeitung großer Rohlinge zu kleineren Komponenten. Bei der Umsetzung neuer Verfahren wurden sie zudem von Forschungs- und Entwicklungspartnern unterstützt. Schwerpunkt waren industrielle Bearbeitungsverfahren für elektrisch leitfähige Keramiken und insbesondere Verbundwerkstoffe aus Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid. Neben der optimierten Synthese ausgewählter Rohstoffe stand auch deren Verarbeitung mit einem Hybrid-SPS-Heißpresssystem im Vordergrund. Zuerst fertigte HYMACER dichte Rohlinge aus neuen Keramiken mit Durchmessern von 150 bis 400 mm und einer Dicke bis zu 32 mm. Für fundierte Analysen der neuen Hybridtechnik war die Entwicklung von numerischen Modellen und Simulationen wichtig. Schließlich wurden Methoden zur Weiterentwicklung und Optimierung vorhandener Anlagen konzipiert.
Schlüsselbegriffe
Technische Keramik, Spark-Plasma-Sintern, HYMACER, Heißpressen, Hybridtechnik
