KEM Konstruktion 01-02.2024

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Der herkömmliche Weg
eines keramischen
Bauteils von der Idee
zum realen Teil ist oft
zeitintensiv. Es geht
auch günstiger und
schneller: Keramik aus
dem 3D-Drucker.
Darüber hinaus ist bei der Konstruktion von Keramik-Bauteilen
das Thema Radius und Fase wichtig.
Ein guter Rat ist manchmal hier, lieber einen Radius
als eine Fase zu verwenden. Der Außen-Radius ist
oft günstiger, aber wir haben gewisse Notwendigkeiten
bei Radien, z.B. wie stark ausgeprägt oder
wie klein diese Radien sein dürfen. Wenn wir von
hochpräzisen Bauteilen sprechen, reden wir von einer
Nacharbeit im harten Zustand (gesintert), bei
der wir dann entsprechend Schleifradien benötigen.
Zudem geht es manchmal um Einstiche oder Hinterschnitte,
die in der Metallbearbeitung normal
sind, bei der Keramik aber nur mit größerem Aufwand
mit speziellen Tools zu erreichen sind.
KEM Konstruktion|Automation: Wie unterstützt
maxon seine Kunden bei den konstruktionsbedingten
Herausforderungen von Keramik?
Zilm: Dahingehend steht maxon seinen Kunden
auch von Anfang an zur Verfügung. Um zu bewerten,
ob etwas machbar ist und ob das Bauteil vielleicht
sogar umkonstruiert werden muss. Wir geben
unser Konstruktions-Know-how auch gern an den
Kunden weiter und konstruieren mit ihm gemeinsam
sein Produkt, damit es keramikgerecht hergestellt
werden kann. Denn – und das muss man dazu
sagen – eine Fase kostet mehr als eine normale
Kanten-Verrundung oder ein kleiner Radius. Und da
bieten wir dem Kunden Unterstützung an: Seine
Bauteile konstruktiv so zu verändern, dass sie bestmöglich
aus Keramik hergestellt und relativ kostenneutral
produziert werden können. Unser Knowhow
steckt vor allem in der komplexen Formgebung,
also in den Spritzgussformen zur Herstellung
dieser Bauteile. Außerdem erfordert das Rohmaterial
viel Wissen. Wir spezifizieren das Granulat, es
wird also exakt nach unseren Vorgaben hergestellt.
Dabei spielen mehrere Faktoren, wie das Schwundmaß,
die Fließeigenschaften – zusammengefasst im
Mold Flow Index – und natürlich auch die chemische
Zusammensetzung des Granulats eine Rolle.
Zudem sichern wir bei uns in der Produktion die
Qualität mit Prüfungen des Gefüges, der Dichte und
der Festigkeit. In besonderen Bereichen gibt es
100%-Prüfungen, bei denen die Festigkeit unserer
Bauteile zu hundert Prozent überprüft wird, damit
der Kunde auf der sicheren Seite ist.
KEM Konstruktion|Automation: Warum ist der
Einsatz von technischer Keramik nachhaltig?
Zilm: Keramik ist ein nahezu unzerstörbarer Werkstoff,
durch dessen Einsatz Systeme länger laufen
und so gut wie keine Ausfallerscheinungen auftreten.
Sei es bei unseren Motoren und Getrieben, aber
auch bei den Kunden, die damit hundertmal mehr
Zyklen erreichen als mit anderen Werkstoffen. Man
kann sagen, dass Keramik eine unerreichte Lebensdauer
hat, und wenn das Bauteil nicht kaputt geht,
muss es auch nicht ersetzt werden. Auch das Recycling
zu Keramik-Recyclat ist möglich und relativ
simpel. Ähnlich wie beim Kunststoff-Spritzguss
kann das nicht fertig gesinterte Material recycelt
werden. Wir achten darauf, dass die Bauteile und
die Auslegung von Spritzgussbauteilen mit Anguss
so ausgewählt werden,
dass möglichst wenig Abfall
anfällt und wir wenig
zu recyclen haben. Und
wenn mal ein Bauteil kaputt
geht, muss es nicht
gesondert entsorgt werden,
sondern kann entsprechend
recycelt werden.
Mit heutigen Recyclingverfahren
kann man
bis zu 100% des Werkstoffs
zurückgewinnen.
Bild: maxon motor
KEM Konstruktion|Automation:
Wann ist der
Einsatz von technischer
Keramik sinnvoll?
Zilm: Generell sollten keramische
Werkstoffe im-
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