Präzision durch Qualität - Ceratechcenter
Präzision durch Qualität - Ceratechcenter
Präzision durch Qualität - Ceratechcenter
Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
INMATEC Technologies GmbH<br />
Möglichkeiten der Feedstock-Herstellung mit ZrO2- und Al2O3-Rohstoffen für den keramischen<br />
Spritzgießprozess<br />
Dr. Moritz v. Witzleben<br />
INMATEC Technologies GmbH<br />
Heerstraßenbenden 10<br />
53359 Rheinbach<br />
> <strong>Präzision</strong> <strong>durch</strong> <strong>Qualität</strong> <<br />
Keramik Symposium<br />
27.09.2007
INMATEC Technologies GmbH<br />
Gliederung<br />
1. Firmenvorstellung<br />
2. Feedstockherstellung<br />
3. Möglichkeiten der Feedstockaufbereitung<br />
4. Vergleich Kneter- und Scherwalzenfeedstock<br />
5. Unterschiede ZrO 2 - und Al 2 O 3 -Feedstocks<br />
6. Zusammenfassung<br />
> <strong>Präzision</strong> <strong>durch</strong> <strong>Qualität</strong> <<br />
Keramik Symposium<br />
27.09.2007
INMATEC Technologies GmbH<br />
Firmenvorstellung INMATEC<br />
Gründung: 1998<br />
Produktionsbeginn: Jan. 1999<br />
Kerngeschäft: Keramischer Feedstock<br />
Mitarbeiter: 30<br />
Jahresproduktion: über 150 to<br />
jährlich zertifiziert: ISO TS 16949<br />
(Automobilstandard)<br />
Kundenstamm: weltweit<br />
> <strong>Präzision</strong> <strong>durch</strong> <strong>Qualität</strong> <<br />
Keramik Symposium<br />
27.09.2007
INMATEC Technologies GmbH<br />
Prozessüberblick<br />
Prozess berblick<br />
CIM - Prozess<br />
Binder Pulver<br />
Binder Powder<br />
Mischen Blending<br />
INMAFEED<br />
Granulat(e)<br />
Spritzgießen Injection Moulding<br />
Grünling<br />
Green Body<br />
Entbindern Debinding<br />
Braunling<br />
Brown Body<br />
Sintern Sintering<br />
Fertigteil<br />
Sintered Part<br />
> <strong>Präzision</strong> <strong>durch</strong> <strong>Qualität</strong> <<br />
Keramik Symposium<br />
27.09.2007
INMATEC Technologies GmbH<br />
Prinzip der Feedstockherstellung<br />
Zweck: Zweck Umwandlung des keramischen Pulvers in einem keramischen<br />
Feedstock mit thermoplastischen Eigenschaften<br />
Vorgehensweise:<br />
Vorgehensweise<br />
applikationsbezogene Auswahl des Basis-Pulvers: Oxide, Nitride,<br />
Carbide ...<br />
Auswahl von Art und Menge der Binderkomponenten: maßgeschneidert<br />
auf das Pulver<br />
Homogenisierung und Dispergierung der einzelnen Komponenten<br />
Prinzip INMATEC:<br />
Vormischung<br />
Aufbereitung einschließlich Scherung<br />
> <strong>Präzision</strong> <strong>durch</strong> <strong>Qualität</strong> <<br />
Keramik Symposium<br />
27.09.2007
INMATEC Technologies GmbH<br />
Anforderungen an das Bindersystem<br />
gute Benetzungseigenschaften hinsichtlich Pulveroberfläche<br />
→ Reduktion des Bindergehalts<br />
thermoplastische Eigenschaften trotz hohen anorganischen Füllgrades<br />
Entbinderbarkeit ohne Einfluß auf das keramische Gefüge (wie Risse...<br />
wässrig und thermisch)<br />
Binder: Binder polymere Verbindungen aus<br />
verschiedenen Komponenten<br />
mit unterschiedlichen Eigenschaften<br />
> <strong>Präzision</strong> <strong>durch</strong> <strong>Qualität</strong> <<br />
Keramik Symposium<br />
27.09.2007
INMATEC Technologies GmbH<br />
Anforderungen an die keramischen Pulver<br />
Optimalerweise:<br />
Optimalerweise<br />
Partikelgröße zwischen nanoskalig bis 40 µm<br />
abgerundete Partikelform (nassgemahlen), keine Plättchen<br />
sollte frei von Organik sein (sonst evtl. Wechselwirkungen)<br />
mono- bis polymodulare Verteilung möglich<br />
verschiedene chemische Zusammensetzung möglich<br />
> <strong>Präzision</strong> <strong>durch</strong> <strong>Qualität</strong> <<br />
Keramik Symposium<br />
27.09.2007
INMATEC Technologies GmbH<br />
Möglichkeiten glichkeiten der Pulveraufbereitung, Vor- Vor und Nachteile<br />
Kneter<br />
diskontinuierliches Verfahren<br />
Durch Drehzahl vorgegebene Friktion an Schaufeloberflächen oder<br />
Knettroginnenseite<br />
Entleerung manuell oder <strong>durch</strong> Austragsschnecke (ungenaue Granulierung,<br />
hoher Verschleiß, Verunreinigung des Feedstocks <strong>durch</strong> Abrasion)<br />
schlecht zu dosierendes Granulat<br />
geringer Durchsatz<br />
Schlechter Temperatureintrag<br />
> <strong>Präzision</strong> <strong>durch</strong> <strong>Qualität</strong> <<br />
Keramik Symposium<br />
27.09.2007
INMATEC Technologies GmbH<br />
Möglichkeiten glichkeiten der Pulveraufbereitung, Vor- Vor und Nachteile<br />
Doppelschneckenextruder<br />
Kontinuierliche Feedstockherstellung<br />
Reproduzierbare <strong>Qualität</strong> des Feedstocks<br />
sehr gut zu dosierendes Granulat<br />
Hoher Abrieb im Vergleich anderen<br />
Aufbereitungsaggregaten<br />
> <strong>Präzision</strong> <strong>durch</strong> <strong>Qualität</strong> <<br />
Keramik Symposium<br />
27.09.2007
INMATEC Technologies GmbH<br />
Möglichkeiten glichkeiten der Pulveraufbereitung, Vor- Vor und Nachteile<br />
Scherwalzenextruder<br />
kontinuierlicher Prozess<br />
Homogenisierung <strong>durch</strong> Scherwirkung im Knet über dem Walzenspalt<br />
Scherung von Produkt gegen Produkt --> minimaler Abrieb<br />
Reproduzierbare <strong>Qualität</strong> des Feedstocks<br />
sehr gut zu dosierendes Granulat für die Spritzgießmaschine<br />
> <strong>Präzision</strong> <strong>durch</strong> <strong>Qualität</strong> <<br />
Keramik Symposium<br />
27.09.2007
INMATEC Technologies GmbH<br />
Vergleich Kneter- Kneter und Scherwalzen-Feedstock<br />
Scherwalzen Feedstock<br />
Al2O3-Feedstock Kneter – Feedstock Scherwalzenextruder –<br />
Feedstock<br />
Massetemperatur Überhitzen (Friktion) Konstante Temperatur<br />
Füllverhalten im Testwerkzeug schlecht gut<br />
Umschaltspritzdruck ca. 1.000 – 1.100 bar ca. 800 bar<br />
Kneter-Feedstock<br />
nicht aufgebrochene Agglomerate<br />
Inhomogenitäten<br />
Scherwalzen-Feedstock<br />
vollständig ummantelte Partikel<br />
besseres Fließverhalten<br />
Reproduzierbarkeit<br />
> <strong>Präzision</strong> <strong>durch</strong> <strong>Qualität</strong> <<br />
Bei gleichem<br />
Bindergehalt!<br />
Keramik Symposium<br />
27.09.2007
INMATEC Technologies GmbH<br />
Pressure (bar)<br />
Umschaltspritzdruck Massetemperatur<br />
1200<br />
1100<br />
1000<br />
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20<br />
Numbers of Shots<br />
Pressure at the sw itching point - Kneader-Feedstock<br />
Pressure at the sw itching point - Shear roll-feedstock<br />
Temperature (°C)<br />
175<br />
170<br />
165<br />
160<br />
155<br />
150<br />
145<br />
Bei gleichem<br />
Bindergehalt!<br />
> <strong>Präzision</strong> <strong>durch</strong> <strong>Qualität</strong> <<br />
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17<br />
Number of shots<br />
Kneader-Feedstock Shear roll -Feedstock<br />
Keramik Symposium<br />
27.09.2007
INMATEC Technologies GmbH<br />
Unterschiede ZrO 2- und Al 2O3- Feedstocks<br />
Beispielfeedstocks:<br />
ZrO 2 -Feedstock Basis ZrO 2 , Tosoh Corp. 94,5%,Y 2 O 3 -teilstabilisiert<br />
Al 2 O 3 -Feedstock Basis Al 2 O 3 , Almatis 99,5%<br />
Pulverparameter<br />
Hersteller<br />
D50<br />
Spez. Oberfläche<br />
ZrO 2<br />
Tosoh Corp.<br />
0,6 µm<br />
16 g/m²<br />
> <strong>Präzision</strong> <strong>durch</strong> <strong>Qualität</strong> <<br />
Al2O3 Almatis<br />
1,4 µm<br />
3,2 g/m²<br />
Keramik Symposium<br />
27.09.2007
INMATEC Technologies GmbH<br />
Unterschiede in der Aufbereitung auf der Scherwalze<br />
Stromaufnahme = Kraftaufwand der Scherwalzen in Abhängigkeit von<br />
spez. Oberfläche und Korngrößenverteilung<br />
Feineres Basispulver (ZrO2) hoher Kraftaufwand<br />
Gröberes Basispulver (Al2O3) weniger hoher Kraftaufwand<br />
Durchsatz<br />
– Ebenfalls abhängig von Feinheit des Basispulvers<br />
Pulver feiner:<br />
→ höhere Scherung erforderlich<br />
→ Verweilzeit auf Maschine länger<br />
→ Durchsatz niedriger<br />
> <strong>Präzision</strong> <strong>durch</strong> <strong>Qualität</strong> <<br />
Keramik Symposium<br />
27.09.2007
INMATEC Technologies GmbH<br />
Unterschiede im Spritzverhalten<br />
Werkzeug: Prüfplatten-WZ Inmatec GmbH, 2mm<br />
Maschine: Arburg 320 C Allrounder<br />
Spritzparameter<br />
Werkzeug – T.<br />
Masse – T.<br />
Umschaltspritzdruck<br />
ZrO 2 -Feedstock<br />
60 / 60 °C<br />
159 -162 °C<br />
911 bar<br />
60 / 60 °C<br />
159 – 162 °C<br />
614 bar<br />
> <strong>Präzision</strong> <strong>durch</strong> <strong>Qualität</strong> <<br />
Al 2 O 3 -Feedstock<br />
Keramik Symposium<br />
27.09.2007
INMATEC Technologies GmbH<br />
Zusammenfassung<br />
Aufbereitungsmöglichkeiten<br />
Aufbereitungsm glichkeiten<br />
Aufbereitung beeinflusst <strong>Qualität</strong> der Feedstocks<br />
Aufteilung der Agglomerate unumgänglich<br />
Scherwalze liefert die besten Produkte<br />
ZrO 2- und Al 2O3-Feedstocks Feedstocks<br />
Binderkomponenten und –menge abhängig von mehreren Einflussfaktoren<br />
Vollkommen unterschiedliches Verhalten in Aufbereitung und Verarbeitung<br />
Abstimmung von Aufbereitungs- und Verarbeitungsparametern auf jedes<br />
einzelne keram. Pulver unbedingt notwendig, keine Standardisierung<br />
möglich<br />
Kein Vergleich zwischen den Pulvern<br />
(nur beispielhafte Auswahl)<br />
> <strong>Präzision</strong> <strong>durch</strong> <strong>Qualität</strong> <<br />
Keramik Symposium<br />
27.09.2007
INMATEC Technologies GmbH<br />
Möglichkeiten der Feedstock-Herstellung mit ZrO 2<br />
und Al 2 O 3 -Rohstoffen<br />
Dr. Moritz von Witzleben<br />
INMATEC Technologies GmbH<br />
Heerstraßenbenden Heerstra enbenden 10<br />
D-53359 53359 Rheinbach<br />
Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!<br />
> <strong>Präzision</strong> <strong>durch</strong> <strong>Qualität</strong> <<br />
Keramik Symposium<br />
27.09.2007
Change language