Sintern von vielfältigen Ingenieurskeramiken

16.09.2020

Siliciumnitrid ist eine extrem belastbare Hochleistungskeramik mit außergewöhnlichen Eigenschaften. Hierzu gehören niedrige Dichte, hohe Bruchzähigkeit, hohe Verschleißfestigkeit und sehr gute Thermoschockbeständigkeit. Bei Anforderungen wie Korrosionsbeständigkeit in Kombination mit geringem Gewicht sowie hoher Temperaturstabilität ist Siliciumnitrid der ideale Werkstoff. Zu den besonderen Vorteilen gehört, dass Siliciumnitrid eine der höchsten Festigkeiten unter den ingenieurkeramischen Werkstoffen besitzt.

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Swiss Made Silicon Nitride

Ceramdis, ein Schweizer Hersteller von ingenieurkeramischen Bauteilen, hat sich auf diesen Werkstoff spezialisiert. Von der Formgebung des Grünlings bis zum geschliffenen Endprodukt geschieht die gesamte Fertigung im eigenen Unternehmen. „Kleine Teile sind unsere Spezialität“ sagt Dominic Siegenthaler, Head of Thermoforming.

Die Siliciumnitrid-Produkte finden ihre Anwendung vor allem in der Mess- & Analysetechnik, Medizintechnik, Maschinenbau und in der Wälzlagertechnik. Ceramdis liefert keramische Produkte aus Siliciumcarbid  auch in die für sie strategisch bedeutende Halbleiterindustrie. Sie finden beispielsweise Ihren Einsatz in Führungssystemen zur Chipherstellung.

Das besondere Extrusionsverfahren von Ceramdis ermöglicht eine wirtschaftliche Herstellung von dünnen und langen Bauteilen mit einem Durchmesser von 0.5 bis 16mm mit einer Länge bis max. 700 mm und ist deshalb ideal für Stäbe, Kapillaren, Mehrlochröhrchen sowie Flachprofile geeignet. Dabei ist hervorzuheben, dass die langen, dünnen Bauteile sich im liegenden Sinterprozess nicht verziehen. Schleifarbeiten zur Korrektur der Rundheit sind nicht erforderlich. Auch geometrisch komplexe Bauteile sind durch Grünbearbeitung realisierbar.  In der Herstellung von Nadeln & Rollen für die Wälzlagertechnik  sieht Ceramdis ein besonders vielversprechendes Anwendungsgebiet.

Gegenüber herkömmlichen Lagermaterialien haben die Nadeln aus Siliciumnitrid den Vorteil des geringen Gewichts sowie überlegener Härte und Zähigkeitseigenschaften.

In der Halbleiterindustrie ist Si3N4 ein beliebtes Material. Es eignet sich für den Einsatz im Vakuum und kann in Führungselementen wie z.B. Linearführungen als Rollen und Schienen durch seine Unempfindlichkeit gegenüber Temperaturschwankungen die Genauigkeit erhöhen.

Bei hohem Druck gesintert

Der Aufwand zum Sintern von Siliciumnitridkeramiken ist vergleichsweise hoch: Sie können nicht unter atmosphärischen Bedingungen hergestellt werden, man benötigt eine Sinteranlage, die den Sinterprozess unter hohen Stickstoff-Arbeitsdruck umsetzen kann. Die für solche Anwendungen verfügbaren Drucksinteranlagen sind vertikal gebaut, da die Kombination aus Druck und der hier erforderlichen Temperatur in horizontaler Bauart schwer umzusetzen ist. Allerdings können Bauteile wie Nadeln, Kapillaren und lange, dünne Stäbe nicht stehend oder hängend in den Ofen eingebracht werden - sie müssen auf Chargentragplatten gelegt werden. Die best-geeignete Drucksinteranlage für die gesuchte Anwendung baut also horizontal – was auch für alle anderen Bauformen von Sinterprodukten eine Verbesserung der Beladung mit sich bringt.

Wenn „Made in Germany“ und „Swiss Made“ zusammentreffen

Über eine Referenz aus der deutschen Keramikindustrie wurde Ceramdis auf PVA Industrial Vacuum Systems, einem Tochterunternehmen von PVA TePla, aufmerksam. Der deutsche Spezialist für Hochtemperatur Vakuumanlagen greift nicht nur auf seine große Erfahrung mit dem Bau horizontaler Drucksinteranlagen für die Hartmetallindustrie zurück, sondern hat auch für das Sintern von Ingenieurkeramiken bereits viele erfolgreiche Projekte mit großen und kleinen Anlagen abgewickelt. So konnte PVA Industrial Vacuum Systems an Ceramdis genau die gesuchte Anlage anbieten und liefern.

Sie überzeugt Ceramdis seit nunmehr fast zwei Jahren durch ihre ausgereifte Technik, die Qualität der Ausführung, ihr durchdachtes Konzept, die Servicefreundlichkeit und das bedienerfreundliche Handling. Und vor allem natürlich durch die Fehlerfreiheit und Reproduzierbarkeit der darin hergestellten Produkte .

Besonderen Wert legt Ceramdis bei der Zusammenarbeit auf kontinuierlichen, lösungsorientierten Service. Dominic Siegenthaler abschließend: „Der sehr gute Service von PVA TePla ist wirklich hervorzuheben.

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