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Werkstoffbearbeitung

Keramik schleifen – eine selten angebotene Dienstleistung

Werkstoffe aus technischer Keramik halten extreme Einsatzbedingungen aus und ersetzen daher immer öfter Metall oder Kunststoff. Das Schleifen von technischer Keramik ist allerdings anspruchsvoll und wird nur von wenigen Anbietern beherrscht. Der Aufwand lohnt sich jedoch wegen der hervorragenden Eigenschaften von Hochleistungskeramik.

Was ist technische Keramik / Hochleistungskeramik?

Keramische Werkstoffe sind anorganisch, nicht-metallisch und polykristallin. Hochleistungskeramik erfordert ein viel präziseres Herstellungsverfahren als Gebrauchskeramik: vor allem engere Toleranzen bei der Korngröße, höhere Reinheit des Materials und ausgefeilte Brennverfahren wie heißisostatisches Pressen oder Brennen unter reduzierender Atmosphäre.

Technische Keramik wird auch Hochleistungskeramik, Ingenieurkeramik, technische Keramik oder Industriekeramik genannt.

Herstellung von technischer Keramik

Keramische Werkstoffe werden aus einer Rohmasse aus Keramikpulver, organischem Binder und Flüssigkeit geformt und bei hohen Temperaturen gesintert.

Die Eigenschaften technischer Keramik werden erstens vom Grundmaterial, zum Beispiel Aluminiumoxid oder Zirkonoxid, und dessen Reinheit bestimmt, zweitens von der Menge von Fehlstellen wie Poren oder Mikrorissen und drittens vom Brennverfahren. Je größer ein Bauteil, desto schwieriger die Herstellung, da das Gefüge über das ganze Volumen gleichförmig bleiben muss.

Die Eigenschaften und Vorteile von Keramikbauteilen

Technische Keramik hat je nach Grundmaterial und Brennverfahren unterschiedliche Eigenschaften. Typisch sind Langlebigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit und elektrisches Isoliervermögen.

Die Abrieb- und Verschleißfestigkeit ist eine der großen Stärken von Keramik und ermöglicht sehr lange Laufzeiten von Bauteilen, zum Beispiel von Gleitlagern in Pumpen, Kolben und Zylindern oder von Schneiddüsen zum Laser  oder Wasserstrahlschneiden.

Keramik ist härter als Stahl und wird daher in der spanenden Bearbeitung als langlebige Schneidkeramik oder für Kugellager mit starker Belastung verwendet.
Die Korrosionsbeständigkeit von Keramik auch gegen Salzwasser und Chemikalien macht man sich zum Beispiel bei Pumpen in der chemischen Industrie zunutze.
Einige keramische Werkstoffe halten bis zu 1500 ° C stand und eignen sich daher gut für Ofenbau, Heizelemente und als Bauteile in immer leistungsfähigeren Verbrennungsmotoren.
Die meisten keramischen Werkstoffe sind elektrisch isolierend, einige dagegen supraleitend oder halbleitend. Keramik kann daher sowohl als hitzebeständiger Isolierstoff verwendet werden als auch als elektrischer Leiter.
Dank der guten Biokompatibilität wird Keramik auch in der Medizintechnik immer beliebter.

Ein Nachteil von Keramik ist die geringe Bruchzähigkeit im Vergleich mit den viel duktileren metallischen Werkstoffen wie Edelstahl oder Aluminium. Jedoch sind inzwischen keramische Verbundwerkstoffe entwickelt worden, die viel bruchzäher sind und auch extreme Temperaturschocks aushalten.

Schleifen von Bauteilen aus technischer Keramik

Keramik kann sehr präzise geschliffen werden, da sich das Material nicht leicht verformt. Doch gerade die vorteilhaften Eigenschaften von Keramik, vor allem ihre Festigkeit und Härte, machen die Bearbeitung derart schwierig, dass nur wenige Firmen das Schleifen von Keramik überhaupt anbieten.

Herausforderungen bei der Schleifbearbeitung von Keramik

Für die Schleifbearbeitung von Keramik müssen metallgebundene Diamantscheiben eingesetzt werden. Sie haben eine deutlich längere Standzeit als andere Schleifscheiben, die sich durch die hohe Glashärte der Keramik sehr schnell abnutzen. Außerdem müssen die Prozessparameter wie Schnittdaten und Kühlschmiermittel speziell auf das Schleifen von Keramik abgestimmt werden, da sich sonst die Diamantschleifscheibe mit Keramikpartikeln zusetzt. Der Keramikstaub, der beim Schleifen entsteht, muss durch spezielle Kapselungen der Maschine und Filtersysteme abgefangen werden, damit er nicht in die Lager und Führungen der Schleifmaschine gelangt und diese schädigt.

Haupteinsatzbereiche von Keramik-Präzisionsteilen

  • Medizintechnik
  • Luft- und Raumfahrt
  • Fahrzeugtechnik
  • Messtechnik
  • Umwelttechnik
  • Fertigungstechnik
  • Elektrotechnik
  • Haushaltsgeräte

Aluminiumoxid ist dank seiner hohen Festigkeit, chemischen Resistenz und dem günstigen Preis-/Leistungsverhältnis der am weitesten verbreitete oxidkeramische Werkstoff. Zirkonoxid ist besonders bruchzäh und wird in der Chirurgie gern eingesetzt.

 

Beutter hat große Kompetenz im Schleifen von technischer Keramik. Wir bieten Ihnen langjährige Erfahrung im Entwickeln von Lösungen für Kunden und unterstützen Sie von der Teile  und Produktionsplanung bis zum fertigen Produkt.

Viele Jahre Erfahrung im Entwickeln von Lösungen für Kunden.

Wir unterstützen Sie von der Teile- und Produktionsplanung bis zum fertigen Produkt. Dabei übernehmen wir die Gesamtverantwortung für alle Prozessschritte: Neben den zerspanenden Verfahren gehören dazu z. B. auch Laserbearbeitung und Galvanische Verfahren wie farbiges Anodisieren.

 

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