Der Mehrkomponenten-Keramikspritzguss - ein aussichtsreiches Verfahren zur Großserienfertigung multifunktioneller Keramikbauteile

Die Nachfrage nach keramischen Bauteilen ist durch ein kontinuierliches Wachstum gekennzeichnet. Die Ursache für diesen positiven Trend liegt in dem einzigartigen Eigenschaftsprofil, das keramische Werkstoffe aufweisen, begründet. Keramiken sind der Werkstoff der Wahl für extreme Einsatzbedingungen, wie z. B. sehr hohe Temperaturen, korrosive Atmosphären, hohe mechanische Belastungen unter gleichzeitig hohen Temperaturen oder Bedingungen mit starkem abrasiven Verschleiß. Wie keine andere Werkstoffgruppe kombinieren Keramiken hohe mechanische Festigkeiten mit einer geringen spezifischen Masse. Diese Eigenschaftskombination lässt die so genannten strukturkeramischen Materialien insbesondere für leichtgewichtige Konstruktionsbauteile, wie z. B. für bewegte Komponenten im Automobilbau, als Motorenkomponenten oder in der Luft- und Raumfahrt interessant werden. Neben den Strukturkeramiken existiert ein weiteres Segment der keramischen Werkstoffe, die so genannten Funktionskeramiken, welche beispielsweise dielektrische Bauteile, Piezokeramiken, Substrate, Isolatoren, Supraleiter, magnetische Komponenten, aber auch Materialien für Sensoranwendungen umfassen. Betrachtet man die Marktanteile beider Segmente der hochleistungskeramischen Werkstoffe, so kommt den Funktionskeramiken der größere Anteil zu. Neben den Werkstoffeigenschaften entscheidet das Formgebungsverfahren über die Machbarkeit und die Wirtschaftlichkeit einer Bauteil- oder Komponentenentwicklung. Die Wahl des Fertigungsverfahrens richtet sich zum einen nach der zu produzierenden Stückzahl, zum anderen nach der Komplexität der Geometrie, der Bauteilgröße sowie nach der gewünschten Funktionalität der Komponente. Der keramische Spritzguss, als eine andere Form des Pulverspritzgießens neben dem Metallpulverspritzguss, bietet dabei wie kein anderes pulvertechnologisches Formgebungsverfahren die Möglichkeit, keramische Bauteile komplexer Geometrie mit engen Toleranzen in Großserien zeit- und kosteneffektiv sowie in near-net-shape-Qualität herzustellen.