Forschung & Entwicklung

Innovative Sinterverfahren

Pulvermetallurgisch und pulvertechnologisch können verschiedenste Werkstoffe, auch solche die schmelzmetallurgisch nicht machbar sind, hergestellt werden. Es können praktisch alle Metall und Keramikpulver und deren Kombinationen durch Press- und Sinterverfahren zu volldichten Körpern verarbeitet werden. Pressen und Sintern können in zwei aufeinander folgenden Schritten ausgeführt werden, oder aber kombiniert werden (Heisspressen, Hot Isostatic Pressing (HIP).

Unter Rücksichtnahme auf die jeweiligen Sinterprodukte, die gegenüber Atmosphären verschieden empfindlich sind, stehen bei der Verarbeitung der Pulver in der Sinterhitze verschiedene Atmosphären zur Verfügung wie z. B. Vakuum und Hochvakuum, Wasserstoff, Inertgase, Gasmischungen, aufkohlende Gase und viele mehr.

Die Werkstoffpalette, die in diesen Öfen und Apparaturen verarbeitet werden kann, ist fast nicht begrenzt und erlaubt die Herstellung von Halbzeugen in verschiedensten Abmessungen beginnend bei wenigen mm bis zu 200 mm Durchmesser und max 100 mm Höhe.

Zusätzlich zu den konventionellen Sinterverfahren werden auch Entwicklungsarbeiten unter Zuhilfenahme von raschen Sinterverfahren durchgeführt. Diese Verfahren zeichnen sich durch hohe Heizraten bzw. kurze Zykluszeiten aus und eignen sich somit auch zur Kompaktion von nanoskaligen Pulvern. Neben dem induktiven bzw. direkt beheiztem Heißpressen werden auch Technologien wie Spark Plasma Sintering (SPS) oder Field Assisted Sintering (FAST) eingesetzt.

Severe Plastic Deformation (SPD)

Severe Plastic Deformation (SPD) ist eine innovative Verfahrenstechnik, die es erlaubt, die Korngröße metallischer Werkstoffe gezielt bis zu einem Nano-Gefüge zu verkleinern. Dabei wird ein Werkstück durch einen abgewinkelten Kanal gepresst. Im Bereich der Umlenkung wird das Metall Scherumformungen unterworfen, die zu einer extremen Vermehrung von Gitterdefekten und dadurch einer Kornverfeinerung führen.
Auf diesem Wege gewonnene massive Nano-Werkstoffe weisen eine sonst nirgendwo auftretende Kombination aus stark erhöhter Festigkeit und sehr guter Duktilität auf und sind in vielen Fällen sogar superplastisch umformbar. Daraus ergeben sich vielseitige Einsatzgebiete, die von der Automobilzulieferindustrie über Medizintechnik (besonders im Bereich chirurgischer Implantate), Maschinenbau bis hin zur Schmuckherstellung reichen.

Das Powder Technology Center bietet das SPD-Verfahren im Pilotmaßstab an, wobei runde Bolzen mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Länge von 90 mm hergestellt werden können.

Powder Injection Moulding (PIM)

Powder Injection Moulding (PIM, Pulverspritzgießen) ist ein innovatives Herstellungsverfahren zur Serienfertigung komplex geformter Bauteile aus metallischen oder keramischen Werkstoffen, das die Formgebungsfreiheit des Kunststoffspritzgießens mit der Materialvielfalt der Pulvertechnologie vereint. Die PIM-Technologie ist daher das ideale Fertigungsverfahren zur Herstellung von komplexen, funktionalen Bauteilen in großen Stückzahlen mit hohen Werkstoffanforderungen.

Die Einsatzgebiete sind vielseitig und reichen von der Automobilzulieferindustrie, Medizin- und Dentaltechnik, Mikrosystemtechnik und Sensorik bis hin zu Schmuck und Uhrenbauteilen. Das Powder Technology Center bietet die vollständige PIM-Prozesskette von der Entwicklung von neuen PIM-Werkstoffen bis hin zur Prototypen- und Nullserienfertigung inklusive Qualitätskontrolle an.

Verbundwerkstoffe

Metall Matrix Verbundwerkstoffe zeichnen sich durch die Möglichkeit aus, Werkstoffeigenschaften in einem gewissen Bereich gezielt einzustellen. Dazu wird eine metallische Matrix mit geeigneten Füllstoffen wie beispielsweise Fasern oder Partikeln in Verbindung gebracht. Die Werkstoffeigenschaften, die sich daraus ergeben, stellen somit eine Kombination der Eigenschaften der metallischen Matrix und des Füllstoffes dar. Durch die Variation des Füllstoffgehaltes sowie der Herstellbedingungen können die thermischen, mechanischen, elektrischen oder tribologischen Eigenschaften des Werkstoffes in einem breiten Bereich variiert werden.

Typische Beispiele für derartige Verbundwerkstoffe bzw. deren Anwendung sind:

• Kupfer basierende Verbundwerkstoffe wie beispielsweise Kupfer-Diamant, die sich durch eine hohe thermische Leitfähigkeit sowie einen reduzierten thermischen Ausdehnungskoeffizienten auszeichnen und somit für Kühlplatten in elektronischen Hochleistungsmodulen von Interesse sind;
• Kupfer-MoS2 findet aufgrund des geringen Reibkoeffizienten Anwendung in trocken laufenden Lagern oder Schleifringen; Aluminium basierende Verbundwerkstoffe zeichnen sich ebenso durch vorteilhafte thermische Eigenschaften aus
• Titan-Verbundwerkstoffe haben verbesserte mechanische Eigenschaften sowie eine höhere Verschleißbeständigkeit zur Folge.

Die Herstellung der Verbundwerkstoffe erfolgt über pulvermetallurgische Verfahren bzw. über Flüssigphaseninfiltration. Teilweise werden für die Herstellung auch speziell beschichtete Füllstoffe eingesetzt.