MetalloderKeramik

Lesezeit ca. 2 Minuten

Feedstock

Um metallische oder keramische Bauteile im Spritzgießen zu verarbeiten, muss diese feste Materialkomponente zuerst in Pulverform mit einem Polymer- / Wachssystem gemischt werden. Die Mischung wird als Feedstock bezeichnet. Dabei sind die folgenden Punkte anzustreben:

    • ein hoher Pulverfüllgrad, um das Schrumpfmaß und die Bauteiltoleranz zu        reduzieren,
    • eine geringe Pulverpartikelgröße, um den Sinterprozess zu verbessern und        Bauteile mit guten Oberflächenqualitäten herzustellen,
    • eine niedrige Viskosität für die Spritzgießfähigkeit,
    • und eine hohe Grünfestigkeit, um eine defektfreie Entformung zu ge-        währleisten.

Diese Anforderungen sind für jedes Festmaterial neu zu entwickeln.

Im Laufe der Jahre hat sich das Spektrum der Werkstoffe, die im Pulverspritzgießen verarbeitbar sind, sehr aufgeweitet. Edelmetalle, Kupfer, Stahllegierungen und auch Titan stehen mittlerweile für das Metallpulverspritzgießen zur Verfügung. Auf der Seite der keramischen Werkstoffe können mittlerweile Oxidkeramiken wie Aluminiumoxid oder Zirkonoxid, aber auch nicht-oxidische Keramiken wie Bornitrid und Siliziumnitrid verarbeitet werden.

Für die Feedstockaufbereitung wird zuerst das Pulver durch Filtrieren, Granulieren, Mahlen, Mischen und/oder Sprühtrocknen aufbereitet. Dabei hat jeder Hersteller seine eigenen Besonderheiten, um die Chargentoleranz möglichst klein zu halten. Durch Sieben, Strömungs- oder Windsichten lassen sich z.B. Pulver mit mehr oder weniger gleichen Partikelgrößen herausfiltern. In vielen Fällen wird darauf mit bimodalen oder multimodalen Pulvergrößenverteilungen gearbeitet, um einen höheren Füllgrad zu erhalten. Durch die unterschiedlichen Größen der Pulverpartikel können die Räume zwischen den Pulverkörnern leichter besetzt werden. Die Partikelgrößen der kommerziell erhältlichen Pulverchargen liegen nach Herstellerangaben im Bereich von wenigen Mikrometern, differieren aber in diesem Bereich stark.

In den ersten Jahren des Pulverspritzgießens wurden Binder auf Basis von Polyolefin-Wachsmischungen verwendet. Nachteilig ist hier der lange Entbinderungsschritt, weil das Wachs thermisch aus dem Spritzgussteil herausgelöst werden muss. Als Weiterentwicklung wurden teillösliche Systeme verwendet. Dabei kann ein Teil des Binders durch organische Lösungsmittel herausgelöst werden. Ein bestehendes Standardsystem ist das Catamold-Bindersystem der Fa. BASF. Es beruht auf dem katalytischen Abbau von Polyoxymethylen (POM) durch starke Säuren. Ein großer Vorteil dieses Systems ist die hohe Grünfestigkeit der abgeformten Bauteile.

Die Mischung der Feedstockkomponenten erfolgt bei kleinen Mengen in einem Kneter und bei größeren Mengen in einem Extruder. Dabei muss darauf geachtet werden, dass das Pulver im Bindersystem homogen verteilt wird. Nach diesem Mischvorgang wird der Feedstock entweder automatisch im Prozess oder mit Hilfe einer Mühle in Granulatform gebracht und steht darauf für den Spritzgießprozess zur Verfügung.

Je nach verwendetem Material beträgt der Füllstoffanteil üblicherweise zwischen 45 und 65 Volumenprozent. Durch den Füllstoffgehalt wird die Schrumpfgröße beim Sintern bestimmt. Höherer Füllgrad führt zu geringerem Sinterschrumpf. Bei zu hohem Pulveranteil kann der Feedstock wegen seiner zu hohen Viskosität nicht mehr im Spritzgießen verarbeitet werden.

Man kann sagen, dass alle metallischen und keramischen Materialien prinzipiell mit entsprechendem Aufwand zu einem Feedstock verarbeitet werden können. Wenn Sie dazu konkrete Fragen haben, sprechen Sie uns gerne an, wir werden Ihnen Ihre Fragen beantworten oder Ihnen einen geeigneten Ansprechpartner nennen.

Geschrieben von J.Prokop am Sonntag, 22. Januar 2012