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Ausgewählte Ausgabe: 07-08-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Eigenschaften technischer Keramik

Die Werkstoffauswahl ist für die gelungene Konstruktion eines technischen Bauelements von herausragender Bedeutung. Technische Keramiken werden dabei oftmals nicht berücksichtigt, da viele diesen Werkstoff nicht ausreichend kennen und einschätzen können.


Bild 1 Pumpeinheiten für die Medizintechnik.

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Pumpeinheiten für die Medizintechnik.

Keramische Werkstoffe stehen derzeit nicht im Fokus bei der technischen Ausbildung von Ingenieuren und Technikern. Wer sich da nicht mittels Fachliteratur, Messen und Gesprächen auf dieses für viele noch immer fremde Terrain begibt, findet auch bei drückenden Werkstoffproblemen nur schwer den Problemlöser Keramik.
Hier wird es das passende Produkt dann auch nicht von der Stange geben. Aus Informationen über ähnliche Anwendungen, Studium der Werkstoffeigenschaften und der Beratung der Keramikhersteller lässt sich der voraussichtliche Erfolg für die untersuchte Anwendung oft bereits abschätzen. Eventuelle Unsicherheit kann nur ein geeigneter Test bestätigen oder ausräumen. Grundvoraussetzung ist eine umfangreiche Information über die verfügbaren Werkstoffe. So bietet beispielsweise die Oxidkeramik herausragende Werkstoffeigenschaften wie
- Verschleißfestigkeit
- außerordentliche Härte
- Gleitverhalten (Oberfläche)
- niedriges spezifisches Gewicht
- Korrosionsbeständigkeit
- Hochtemperaturfestigkeit
- elektrische Isolation (Spannungsfestigkeit)
- unmagnetisch.

Bearbeitung

Das Rohmaterial für die Herstellung der Bauteile aus Hochleistungskeramik liegt zunächst als Pulver vor. Die Aufbereitung durch Mahlen auf geeignete Korngröße, versetzt mit Bindemittel, und Sprühtrocknen stellen einen entscheidenden Teil der Fertigung qualitativ hochwertiger Bauteile dar. Die Formgebung durch Verdichtung mittels Iso/Matrizen-Pressen, Extrudieren, Spritzen oder Gießen ist die Basis für die Grünbearbeitung und vor allem den Sinterprozess.
Mit der thermischen Behandlung auf einem Temperaturniveau bis 1800 °C schrumpfen die Bauteile um circa 50 Volumenprozent und erhalten so die diamantähnliche Härte. Die Schwindung ist von Brenntemperatur, Brandführung, Vorverdichtung und der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials abhängig. Die Vorausberechnung gelingt mit einer Genauigkeit von ±1 bis 5 % abhängig von Bauteilgröße und Formgebungsverfahren. Insbesondere für Maschinenbauanwendungen ist die so erreichbare Genauigkeit und auch die Oberflächenqualität häufig nicht ausreichend. Die schleifende Bearbeitung überführt den grobgesinterten Rohling in das gewünschte Objekt mit höchster Genauigkeit. Endkontrolle, Dokumentation und Zertifizierung nach unterschiedlichsten Regelwerken der Industrie und Technik runden den Herstellungsprozess ab.

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Autoren

 Alexander Heitmann