Prozessentwicklung für das Mikro-Pulverspritzgießen von ... - FZK

2 Einleitung und Motivation
[KNA 03] genutzt. Ferner wird ein Einsatz von W + 1 Gew.% La2O3 als Strukturmaterial in
zukünftigen Fusionsreaktoren in Betracht gezogen [DAV 04].
Die Fertigung hoher Stückzahlen komplex strukturierter Bauteile aus Wolfram und Wolfram-
Legierungen ist jedoch aufgrund der Materialeigenschaften ein Problem. Wolfram lässt sich
nur schwer spanabhebend bearbeiten. Durch Zulegierung von ODS-Partikeln wie zum Beispiel
La2O3 wird die Zerspanbarkeit verbessert [PLA 06]. Generell ist jedoch mit einem hohen
Werkzeugverschleiß und einer langen Formgebungsdauer zu rechnen [PLA 06]. Als eine neue
Methode zur endkonturnahen Fertigung einer hohen Anzahl mikrostrukturierter Bauteile zu
relativ niedrigen Kosten wird das Pulverspritzgießen in Betracht gezogen [KRA 06].
Das Pulverspritzgießen wird bereits seit 1937 industriell als Methode zur Formgebung keramischer
Bauteile eingesetzt [SCH 49]. Vorteile des Verfahrens sind niedrige Produktionskosten,
eine flexible Materialwahl, eine Realisierung komplexer Strukturen, enge Toleranzen und
gute Bauteileigenschaften [GER 97-1]. Seit den 1980er Jahren hat sich das Pulverspritzgießen
(PIM-Powder Injection Moulding) zu einem kommerziell vielfältig genutzten Formgebungsverfahren
entwickelt [GER 97-1], das auch zur Fertigung mittlerer bis großer Stückzahlen
mikrostrukturierter Bauteile geeignet ist [LÖH 05]. In Abhängigkeit vom verwendeten Pulver
wird zwischen dem metallischen Pulverspritzgießen (MIM-Metal Injection Moulding) und
dem keramischen Pulverspritzgießen (CIM-Ceramic Injection Moulding) unterschieden.
Unabhängig vom Werkstoffsystem müssen für die Auslegung eines Pulverspritzgießprozesses
grundsätzlich folgende Prozessschritte einbezogen werden [GER 90-1]:
10
• Auswahl und geeignete Aufbereitung des Pulvers
• Wahl eines geeigneten Bindersystems
• Compoundierung von Pulver und Binder in einem geeigneten Verhältnis zu einem
homogenen Feedstock
• Urformung des grünen Bauteils durch Spritzgießen
• Austreibung des organischen Binders (Entbindern zum Braunling)
• Sintern zum Endbauteil
Im Rahmen der Dissertation sollte das Pulverspritzgießen als innovatives Verfahren zur Ferti-
gung einer hohen Anzahl komplex strukturierter Bauteile aus Wolfram entwickelt werden.