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Keramik-Metall-Werkstoffverbunde über 2K-Spritzguss und Grünfolienhinterspritzen

Vortrag gehalten auf dem DKG-Symposium Plastische und Thermoplastische Formgebung, 01./ 02.12 2009, Erlangen
Ceramic-metal compounds via 2C-PIM and inmould labeling
 
: Baumann, A.; Moritz, T.; Lenk, R.

:
Fulltext urn:nbn:de:0011-n-1126783 (4.5 MByte PDF)
MD5 Fingerprint: 53122108919e6d0ae3e8822f67e54e68
Created on: 3.2.2010


2009, 16 Folien
Symposium Plastische und Thermoplastische Formgebung <2009, Erlangen>
German
Presentation, Electronic Publication
Fraunhofer IKTS ()
Mehrkomponentenspritzguss; multi component injection moulding; 2C-PIM; inmould labeling

Abstract
Die permanent steigenden Anforderungen an technische Systeme erfordern angepasste Werk-stoffe und Werkstoffsysteme mit entsprechenden Eigenschaftsprofilen. Der Begriff System ist dabei gleichermaßen kennzeichnend für Applikation und Material. Die wissenschaftlich konse-quente Entwicklung dieses Anspruchs führt daher zur Kombination verschiedener Werkstoffe, d.h. zur Kombination der Eigenschaften, die diesen Werkstoffen innewohnen. Die dabei erzielte Funktionalisierung, wie auch die dadurch mögliche Miniaturisierung lässt sich damit zum maß-geblichen Entwicklungskriterium für Verbundhalbzeuge und -Bauteile, nämlich der Erhöhung der Funktionsdichte, zusammenfassen. Von wirtschaftlichem Interesse sind dabei grundlegend alle Kombinationspaarungen innerhalb und außerhalb der drei Werkstofffam ilien Kunststoff, Metall und Keramik (inklusive Glas). Die Materialkombination innerhalb einer Werkstofffamilie gilt als naheliegend und ist vielfältig be-herrschbar. Im Unterschied zu diesen arteigenen Materialverbunden gelten für die o. g. Werkstoffverbunde signifikant einschränkende Bedingungen in Bezug auf Kompatibilität und technologische Darstellbarkeit. Während es für die Fertigung von Metall-Kunststoff- und Kera-mik-Kunststoff-Verbunden gut erschlossene Prozessrouten mit diversen Verfahrensvarianten gibt, verlangen die Metall-Keramik-Verbunde nach einem wirtschaftlich orientierten, generellen Ausbau entsprechender Optionen. Metall-Keramik-Verbunde vereinen die Duktilität der metallischen Komponente mit der hohen Festigkeit und Temperaturbeständigkeit keramischer Materialien. W eiterhin entstehen Eigen-schaftspaarungen wie magnetisch - nicht magnetisch, elektrisch bzw. thermisch leitend isolie-rend oder auch porös dicht. Die deutliche Dichtedifferenz zwischen metallischem und kerami-schem Werkstoff bedeutet außerdem eine wesentliche Gewichtsreduktion entsprechender Ver-bundkörper. Von wirtschaftlich besonderem Interesse sind hier zuerst Fertigungsverfahren, die großserientauglich, geometrisch komplex und mit einem hohen Grad an Automatisierung ferti-gen können. Dazu sollte die Prozesskette hin zum fertigen Verbundbauteil einstufig (Co-shaping) und nicht wie bei herkömmlichen Fügeverfahren (z.B. Löten) mehrstufig sein. Der vorliegende Beitrag hat daher die Entwicklung des aus der Kunststofftechnik stammenden Mehrkomponentenspritzgussverfahrens zur Darstellun g von co-sinterfähigen Metall-Keramik-Verbunden zum Gegenstand. Die besondere Herausforderung besteht dabei in der Realisierung eines mechanisch belastbaren, stoffschlüssigen Verbundes zwischen metallischer und kerami-scher Komponente. Dazu ist es notwendig, ausgehend von Pulverauswahl, Feedstockherstellung und Formgebung, Entbinderung und Sinterung eine durchgehende Kompatibilität zwischen keramischer und metallischer Komponente herzustellen. Die Entwicklung und Charakterisierung der ausgewählten Werkstoffkombination Edelstahl-Zirconiumoxid erfolgt dabei an spritzgegos-senen Verbundprobekörpern (Zugstab, Biegebruchstab). Die Prozessfähigkeit der entwickelten Werkstoffkombination im Mehrkomponentenpulverspritzgießen (2C-PIM) wird anschließend in Form von Bauteilstudien (Fadenführer, bipola rer Greifer, Verbundzahnrad) demonstriert.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-112678.html