Von der Masseaufbereitung bis zur Formgebung der Keramik müssen die Verschleißteile in Kneter und Extruder hohe Anforderungen erfüllen. Vor allem beim Extrudieren von Massen auf Basis grobkörniger Ausgangspulver wie z. B. Aluminiumoxid oder Siliziumcarbid treten große Verschleißbeanspruchungen auf.

Beim Mundstück, das die filigrane Geometrie der herzustellenden Bauteile abbildet, führt der zunehmende Verschleiß dazu, dass eine Formgenauigkeit nicht mehr gewährleistet werden kann. Darüber hinaus kann es infolge des Abriebs zu Kontaminationen im Produkt kommen. Daher muss das Mundstück häufig ausgetauscht werden, was für den Gesamtprozess einen wesentlichen Kostenfaktor darstellt. Im Rahmen des AdvanCer-Projekts ToolEx wurde deshalb an einer Lösung aus verschleißfester Keramik gearbeitet, wodurch die Standzeit von Mundstücken für die Extrusion keramischer Massen deutlich erhöht werden kann.

Für das Mundstück aus hochverschleißfester Keramik wurde zu Beginn eine Belastungsanalyse durchgeführt, um unter Berücksichtigung verfahrensrelevanter Prozessgrößen, wie beispielsweise der rheologischen Eigenschaften der Extrusionsmasse, die im Prozess auftretenden Drücke zu ermitteln. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Modellierung konnte dann das Mundstück für den spezifischen Anwendungsfall ausgelegt werden. Die Herstellung des keramischen Bauteils erfolgte über kaltisostatisches Pressen, Grünbearbeitung, Sintern und Hartbearbeitung. Um die vielfältigen Hartbearbeitungsmethoden wie Schleifen, Erodieren oder Ultraschallbearbeitung nutzen zu können, wurden sowohl leit- als auch nicht leitfähige keramische Werkstoffe eingesetzt.

Werkstoffe und Bauteile aus Hochleistungskeramik stellen ein ausgewiesenes Kompetenzfeld der Fraunhofer-Gesellschaft dar. Mit seinem Demonstrationszentrum AdvanCer bietet die Fraunhofer-Allianz Hochleistungskeramik ihren Kunden eine umfassende und praxisgerechte Demonstration der Anwendungsmöglichkeiten von Hochleistungskeramik an. Das Know-how zur Auslegung, Herstellung und Prüfung von Komponenten aus Hochleistungskeramik sind Kernkompetenzen des Fraunhofer-Demonstrationszentrums.

Zu den Aufgaben von AdvanCer gehören neben der Entwicklung und Präsentation von Demonstratoren aus Hochleistungskeramik auch Schulungs-, Beratungs- und Transferleistungen.

Das Fraunhofer-Demonstrationszentrum AdvanCer präsentiert diese Entwicklung auf der Hannover Messe 2011 in Halle 5, Stand E32.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS - 28.03.2011.