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Seminare 2011

 

 

 

Technische Keramik in der Praxis

Tagesordnung und Kurzbeschreibung der Vorträge

In der Seminarunterlage zur Veranstaltungsreihe im Juni 2011, einem farbigen Buch in DIN A5 mit 506 Seiten sind folgende Beiträge enthalten:
(Die Text und Folien sind über den Titel verlinkt.)

Einleitung, Inhaltsverzeichnis und Referentenvorstellung

Keramische Werkstoffe im Vergleich
Dr. Ilka Lenke, CeramTec GmbH
Keramische Werkstoffe unterscheiden sich in ihren mechanischen und physikalischen Eigenschaften deutlich von Metallen und Polymeren. Aber auch innerhalb der Werkstoffgruppe Keramik gibt es eine Vielfalt von unterschiedlichen Eigenschaftskombinationen. Je nach Anwendung gilt es, die richtige Wahl zu treffen. Der Vortrag gibt einenÜberblick über die besonderen Eigenschaften der Keramik im Vergleich zu anderen Werkstoffen und über besondere Eigenschaften spezieller Keramiksorten. Diese werden anhand von Anwendungsbeispielen erläutert.

Konstruieren: Keramische Vorteile nutzen
Alexander Rank, CeramTec GmbH
Ob für Gussbauteile oder feuerverzinkte Konstruktionen: Für jede Werkstoffgruppe gibt es besondere Konstruktionsregeln. Dies gilt auch für die Werkstoffe der Technischen Keramik. Hier müssen neben speziellen Eigenschaften wie Wärmeausdehnungskoeffizient, Temperaturwechsel und Zugspannungsfestigkeit auch fertigungsbedingte Besonderheiten berücksichtigt werden. Die Beachtung dieser Regeln führt zur optimalen Nutzung der Eigenschaften. In diesem Vortrag wird zudem auf die Prüfung ausgewählter Eigenschaften eingegangen.

Vom Prototyp zum Serienteil - Rapid Manufacturing von Hochleistungskeramik
Mathias Wilde, Micro Ceram GmbH
Beim Herstellungsprozess von Keramik liegt die Formgebung, im Gegensatz zu anderen Werkstoffen, vor der eigentlichen Werkstoffbildung. Die Eigenschaften der Keramik werden maßgeblich vom Herstellungsprozess beeinfl usst. Deshalb gilt es schon bei der Fertigung von Mustern / Prototypen auf die gewünschten Eigenschaften des späteren Serienprodukts zu achten. Heute spielt der Zeitfaktor bei der Entwicklung neuer Produkte eine bedeutende Rolle. Durch moderne Fertigungstechnologien lassen sich Referenzteile, auch mit komplexer Geometrie, schnell endkonturennah fertigen. Dabei können die Toleranzen der Teile, trotz Schwindung beim Sintern, auf wenige 1/100 mm ausgelegt werden. Eine anschließende Schleifbearbeitung mit Präzisionsschleifmaschinen ermöglicht Toleranzen < 0,005 mm.

Einsatz von Oxidkeramiken im Werkstoffverbund
Roland Zils, Friatec AG
Keramikbauteile lassen sich durch unterschiedliche Herstellungstechnologien wie Heißgießen (LP-CIM), Pressen oder Schlickerguss fertigen. Die Geometrie bzw. Komplexität der Keramik wird dabei durch das jeweilige Herstellungsverfahren bestimmt. Durch eine gezielte Kombination einzelner Herstellverfahren und dem Fügen von Keramik-Keramik bzw. Keramik-Metall-Komponenten lässt sich die Komplexität der Keramikbauteile erhöhen und technologische Grenzen der einzelnen Verfahren überwinden. So lassen sich beispielsweise Hinterschneidungen oder Hohlräume im Bauteil einfacher generieren.

Erhöhung der Bauteilkomplexität durch Fügen von Keramik-Keramik bzw. Keramik-Metall-Komponenten
Roland Schreiber, TKC - Keramik GmbH

Aluminiumoxid-Keramik zeichnet sich durch eine hohe Härte und eine daraus resultierende ausgezeichnete Verschleißbeständigkeit aus. Diese physikalische Eigenschaft macht Aluminiumoxid zum idealen Material zur Reduzierung fast aller auftretenden Verschleißerscheinungen. Deshalb bieten keramische Konstruktionen im Vergleich zu gebräuchlichen Verschleißschutzlösungen längere Standzeiten, verlängerte Wartungsintervalle und damit reduzierte Instandhaltungskosten und damit eine positive Preis-Leistungsbilanz. An Einsatzbeispielen von Keramik-Verbundsystemen wie pneumatische Förderanlagen, Zyklone und Zellenradschleusen werden hierzu Lösungswege aufgezeigt und wirtschaftlich bewertet.

Werkstoffverbund Metall/Keramik: 1+1 ≥ 2
Dr.-Ing. Holger Wampers, Lapp Insulators Alumina GmbH

Keramiken besitzen hinsichtlich ihrer strukturellen und funktionellen Materialeigenschaften spezifi sche Eigenschaftsprofi le, die im Werkstoffverbund mit Metallen ihre Stärken bezüglich Verschleißfestigkeit, elektrische Isolation u.a. ausspielen können. Dabei kommt es speziell darauf an, eine geeignete Verbindungstechnik zu implementieren, die es erlaubt, punktuelle Lasten - wie sie bei Einspannstellen etc. entstehen - in Metall zu lassen und nur am Funktionsort Keramik zu verwenden. Die Verbindungstechniken müssen den Anforderungen aus dem Kraft-, Wärme- und Stofffl uss standhalten und sind an die Fügepartner anzupassen. Damit ist es dann möglich Werkstoffverbunde zu fertigen, die in der Summe der Eigenschaften einen Mehrwert darstellen (1+1 ≥ 2) im Vergleich zu den Eigenschaften der Einzelteile (nur-Keramik/nur-Metall) und zudem niedrigere Lebensdauerkosten aufweisen als Metall- oder Vollkeramik-Konstruktionen alleine. Der Vortrag zeigt Beispiele auf und stellt unterschiedliche Eigenschaftsprofile von Metallen und Keramiken vor.

Gemeinsam Stärken entwickeln – Intelligente Keramik-Verbund-Systeme
Ulrike Wiech, CeramTec ETEC GmbH
Keramische Werkstoffe weisen eine Reihe sehr guter physikalischer Eigenschaften auf. Die Aluminiumoxid-Keramiken zeichnen sich u. a. durch eine hohe Härte und eine damit verbundene ausgezeichnete Verschleißbeständigkeit aus. Als nachteilig wird häufig die Sprödigkeit des Werkstoffes empfunden. Durch die Entwicklung geeigneter Verbundsysteme auf der Basis Keramik- Metall oder Keramik-Polymer lassen sich diese Nachteile jedoch kompensieren und die Stärken der Keramik hervorheben. Eine positive Preis-Leistungsbilanz ermöglicht auch den Einsatz für großfl ächige Anwendungen wie z. B. in der Aufbereitungstechnik von mineralischen Rohstoffen. An Einsatzbeispielen aus der Praxis werden hierzu Lösungsmöglichkeiten und deren wirtschaftlicher Nutzen vorgestellt.

Keramik in der Umformtechnik
Marian Ullrich, H.C. Starck Ceramics GmbH & Co. KG
Keramische Werkzeuge aus Siliciumnitrid für die Herstellung von Stabstahl, metallischen Bändern und Rohren zeigen hohe Verschleißbeständigkeit und verbessern die Produktqualität. An Beispielen, wie Drückerwalzen, Walzen in Rohrschweißanlagen, Führungs- und Kaliberwalzen sowie Kaltwalzen, werden die Vorteile von keramischen Lösungen erläutert und die Wirtschaftlichkeit dargestellt.

Verschleißschutz mit Keramik
Heinz Albert, Cera System Verschleißschutz GmbH
Es werden verschiedene Beanspruchungsarten für Keramik im Verschleißschutz beleuchtet. Zweckmäßige und unzweckmäßige (falsche) Anwendungen werden mit Beschreibung und Begründung zur Verdeutlichung angesprochen. Einen besonderen Schwerpunkt bildet das Kavitationsverhalten von keramischen Materialien. Dazu werden neben Messdaten auch der Vergleich zu Metallen und typische Anwendungsfälle dargestellt.
Eine Vielzahl von Praxisbeispielen zeigen die Vorzüge für den Anwender. Diese Erkenntnisse sind für Zuhörer verschiedenster Branche interessant und können auf das eigene Fachgebiet übertragen werden.

Keramische Werkstoffe im Umfeld von mechanischer Belastung und Verschleiß
Martin Schweinberger, ESK Ceramics GmbH & Co. KG
Dem klassischen Maschinenbauingenieur sind im allgemeinen Stähle und andere Metalle vertrauter als keramische Werkstoffe. Die besonderen mechanischen, chemischen, tribologischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften der unterschiedlichen Keramikwerkstoffe erweitern jedoch das Anwendungsspektrum technischer Werkstoffe deutlich. Bei Anwendungen mit mechanischer Belastung ist eine genaue Betrachtung der auftretenden Wirk- und Verschleißmechanismen nötig, um den am besten geeigneten keramischen Werkstoff für eine leistungsfähige und verschleißbeständige Lösung zu finden.
Anhand von Beispielen aus dem Umfeld von Verbrennungsmotoren werden die besonderen Anforderungen an die Werkstoffe dargelegt, ihre technische Umsetzung beschrieben und eine über die reinen Bauteilkosten hinausgehende Wirtschaftlichkeitsbetrachtung vorgestellt.

Kleine Stückzahlen, hohe Präzision wirtschaftlich gefertigt – Praxisbeispiele für Komponenten in komplexen Anforderungsprofilen?
Dr. Torsten Weiß, BCE Special Ceramics GmbH
Große Flexibilität bei der Bauteilgeometrie, geringe Losgrößen bis hin zur Stückzahl 1, hohe Werkstoffqualitäten und relativ rasche Fertigungszeiten sind übliche Anforderungen, die erfüllt werden sollten. Zudem sind häufi g komplexe Bauteilgeometrien mit engen Toleranzen gefordert. Dazu passend werden Beispiele aus den Bereichen Umformung, Messtechnik und Medizintechnik u. a. gezeigt. Dabei wird auch auf Themen wie Gewinde, Verbindungstechnik und kleine Toleranzen eingegangen.

Katalytisch aktivierte Filterelemente aus Keramik - Kombinationen von Filtration und katalytischer Reaktion
Dr. Steffen Heidenreich, Pall Filtersystems GmbH
Katalytisch aktivierte keramische Filterelemente ermöglichen die Kombination von Filtration und katalytischer Reaktion in einer Apparateeinheit. Prozesse können so einfacher und kompakter aufgebaut werden. Die Partikelabscheidung erfolgt vorzugsweise an einer feinen auf der Außenseite der Filterelemente aufgebrachten Membran und die katalytische Reaktion an einem in der Stützstruktur der Filterelemente integrierten Katalysator. Ein unerwünschtes Verblocken der Katalysatoroberfl äche durch Partikelablagerungen kann so wirkungsvoll vermieden werden. Der Vortrag beschreibt das Prinzip und den Aufbau von katalytisch aktivierten Filterelementen und gibt Beispiele zur Anwendung.

Keramische Hochtemperatur-Heizelemente - Heizen und Zünden mit Keramik
Dr. Hannes Kühl, Rauschert Steinbach GmbH
Hohe Anwendungstemperatur, Thermoschockbeständigkeit und elektrische Isolation sind die Grundvoraussetzungen für die Materialauswahl bei Heizanwendungen. Diese Kriterien werden von Keramiken hervorragend erfüllt. Keramik kommt in diesem Applikationsbereich sowohl als Trägerkörper für Heizelemente, sog. Heizleiterträger, als auch als aktive Keramikheizelemente zum Einsatz.
Neben einem kurzen Überblick über geeignete Keramikmaterialien für Heizanwendungen wird im Vortrag hauptsächlich über Innovationen im Bereich des Heizens mit Keramik berichtet. Neben PTC-Heizern bieten sog. Hochtemperaturheizelemente vielfältige Anwendungsmöglichkeiten z. B. als Glühzünder, Lufterhitzer oder als Werkzeugbeheizung. Mit diesen keramischen Direktheizelementen können industrielle Fertigungsprozesse, wie Schweißen, Löten, Verdampfen usw. äußerst energieeffi zient sowie platz- und zeitsparend durchgeführt werden.

Piezoelektrische Materialien und deren Anwendung
Claudia Voigt, CeramTec GmbH
Piezoelektrische Materialien werden als Wandler zur Umsetzung von mechanischer in elektrische Energie und umgekehrt eingesetzt. Dies ermöglicht ihre Nutzung für vielfältige Sensor- bzw. Aktoranwendungen. Das Spektrum reicht dabei von Ultraschallerzeugungüber Kraft- und Beschleunigungssensoren bis hin zu aktorischen Anwendungen, wie beispielsweise Stellelemente für Positionieraufgaben. Diese Vielfalt spiegelt sich auch in der Fahrzeugtechnik wieder. So fi ndet man in Automobilen Klopfsensoren, Ultraschallsensoren für die Einparkhilfe und Multilayeraktoren zur verbrauchs- und abgasoptimierten Steuerung von Dieselmotoren. Des Weiteren gibt es Anwendungen, die heute noch nicht realisiert sind, aber in der Zukunft eine wichtige Rolle spielen können. Hier sind aktive Schwingungsdämpfungen mittels Piezokeramik oder schnelle Druckmessungen denkbar.

Mitgliederverzeichnis 2011

Die Referenten

Dr. Lenke
Dr. Ilka Lenke
Rank
Alexander Rank
Mathias Wilde
Mathias Wilde
Roland Zils
Roland Zils

Roland Schreiber

Dr.-Ing. Holger Wampers

Ulrike Wiech

Marian Ullrich

Heinz Albert

Martin Schweinberger

Dr. Torsten Weiß

Dr. Steffen Heidenreich
 
Dr. Hannes Kühl

Claudia Voigt
 
 
Die Seminarunterlage von 2011 ist in gedruckter Form noch verfügbar. Falls Sie Interesse daran haben, nehmen Sie bitte mit Herrn Hartmann Kontakt auf.
Informationszentrum Technische Keramik
Herrn Hartmann
Schillerstraße 17
D-95100 Selb
Tel.:  ++49 (0) 92 87 - 9 12 34
Fax.: ++49 (0) 92 87 - 7 04 92
e-Mail: info@keramverband.d

 

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24.07.2013

 
 
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