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DER KONSTRUKTEUR 10/2016

DER KONSTRUKTEUR 10/2016

KONSTRUKTIONSELEMENTE

KONSTRUKTIONSELEMENTE Dichte [g/cm 3 ] Tabelle: Vergleich einiger Kennzahlen von Steatit, Zirkoniumdioxid und Forsterit Anwendungsfälle, bei denen Hochleistungskeramik mit einem anderen Werkstoff hoher Wärmeausdehnung möglichst spannungsfrei verbunden werden soll. Darüber hinaus eignet er sich auch für Aufgaben in der biomedizinischen Technik: Forsterit hat eine Bruchzähigkeit nahe der von kortikalen Knochen (dichtes, festes Knochengewebe). Es scheint das Wachstum der für die Knochenbildung zuständigen Zellen zu fördern und könnte als Ersatz für Kalziumphosphat- Biokeramik in Betracht kommen. Werkstoffvergleich Wärmeausdehnung [x 10 -6 K -1 ] Die keramischen Werkstoffe Steatit, Zirkoniumdioxid und Forsterit haben einiges gemeinsam. Sie haben beispielsweise kaum Faktor Preis bez. auf Steatit Festigkeit [MPa] Steatit 2,7 –2,8 7-9 1 140 Forsterit 2,8 – 2,9 10 – 11 2 170 Aluminiumoxid (Reinheit 96 %) Zirkoniumdioxid (Y-TZP) 3,6 – 3,8 6 – 8 3 280 – 300 5,8 – 6,0 10 – 12 156 1.000 – 1.200 offene Poren und sind somit nahezu dichte Werkstoffe. Sie lassen sich gut formen und verarbeiten, die daraus gefertigten Teile zeichnen sich auch bei hohen Temperaturen durch hohe Festigkeit, Form- und Verschleißbeständigkeit sowie Korrosionsbeständigkeit aus. Die Dichte (spezifisches Gewicht) von Forsterit ist mit 2,8 bis 2,9 g/cm³ praktisch gleich der Dichte von Steatit (etwa 2,7 bis 2,8 g/cm³) was auch mit Blick auf das Thema Leichtbau interessant ist (das Leichtmetall Aluminium hat beispielsweise eine Dichte von 2,7 g/cm³). Die Biegefestigkeit von Forsterit beträgt 170 MPa und ist damit höher als die von Steatit (140 MPa). Besonders interessant wird Forsterit, wenn bei der Werkstoffwahl auch das Kriterium Wärmeausdehnung eine wichtige Rolle spielt. Wegen seines hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten eignet sich Forsterit ideal für die Herstellung von Werkstücken, in denen unterschiedliche Werkstoffe miteinander kombiniert sind wie bei Hybridkeramik. Und nicht zuletzt sprechen die Werkstoffkosten für Forsterit: Teilstabilisiertes Zirkoniumdioxid Y-TZP ist etwa um das 80-Fache teurer als Forsterit, Aluminiumoxid etwa um das 1,6-Fache und Steatit ist etwa um die Hälfte günstiger. Mit Blick auf die Anwendungsmöglichkeiten schließt Forsterit wegen seiner vielfältigen Eigenschaften eine Lücke zwischen den etablierten Werkstoffen Steatit und Zirkoniumoxid. Außerdem bietet sich Forsterit auch für weitere Anwendungsmöglichkeiten in Hightech-Gebieten an. Der Werkstoff lässt sich, wie andere silikatkeramische Werkstoffe auch, aus natürlichen Rohstoffen kostengünstig herstellen und mit allen üblichen Verfahren verarbeiten. Der Keramikspezialist Sembach verfügt über umfangreiches Know-how, was die Konstruktion und die Fertigung von Komponenten aus Forsterit betrifft und steht bereit, um als kompetenter Technologiepartner bei der weiteren Entwicklung mitzuwirken. www.sembach.de IMPRESSUM erscheint 2016 im 47. Jahrgang, ISSN 0344-4570 Redaktion Chefredakteur: Dr. Michael Döppert (md), M.A. Tel.: 06131/992-238, (verantwortlich für den redaktionellen Inhalt) Redaktion: Dipl.-Ing. (FH) Martina Heimerl (mh), Tel.: 06131/992-201, Dipl.-Geogr. Martina Laun (ml), Tel.: 06131/992-233 , Redaktionsassistenz: Gisela Kettenbach, Tel.: 06131/992-236, E-Mail: g.kettenbach@vfmz.de, Angelina Haas, Melanie Lerch, Ulla Winter (Redaktionsadresse siehe Verlag) Gestaltung Mario Wüst, Doris Buchenau, Anette Fröder, Sonja Schirmer Chef vom Dienst Dipl.-Ing. (FH) Winfried Bauer Anzeigen Andreas Zepig, Tel.: 06131/992-206, E-Mail: a.zepig@vfmz.de Helge Rohmund, Anzeigenverwaltung, Tel. 06131/992-252, E-Mail: h.rohmund@vfmz.de Anzeigenpreisliste Nr. 47: gültig ab 1. Oktober 2016 Leserservice: vertriebsunion meynen GmbH & Co. KG, Große Hub 10, 65344 Eltville, Tel.: 06123/9238-266 Bitte teilen Sie uns Anschriften- und sonstige Änderungen Ihrer Bezugsdaten schriftlich mit (Fax: 06123/9238-267, E-Mail: vfv@vertriebsunion.de). Preise und Lieferbedingungen: Einzelheftpreis: € 13,50 (zzgl. Versandkosten) Jahresabonnement: Inland: € 95,- (inkl. Versandkosten) Ausland: € 111,- (inkl. Versandkosten) Abonnements verlängern sich automatisch um ein weiteres Jahr, wenn sie nicht spätestens vier Wochen vor Ablauf des Bezugsjahres schriftlich gekündigt werden. 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WERKSTOFFTECHNIK Neues Verfahren zur Oberflächenhärtung Mit dem Verfahren Swep15 zum Randschichtenhärten von Edelstahl lassen sich Oberflächenhärten von mehr als 1400 HV 0,1 realisieren und die Lebensdauer der Bauteile um das 10-fache verlängern. Trotz der harten Oberfläche bleiben die Festigkeit und der unmagnetische Zustand der entsprechend behandelten Teile erhalten, die Schichtdicke ist variabel zwischen 5 und 30 µm und die Gleitfähigkeit hoch. Zudem hat sich in Praxistests die Diffusionsschicht als widerstandsfähig gegen Abplatzen erwiesen. Darüber hinaus können mit Swep15 Tiefziehteile als Schüttgut gehärtet werden. Das Verfahren wurde in Kundenvergleichstests erprobt und ist bereits mehrfach im Einsatz. So verhindert das Verfahren aktuell z. B. den Verschleiß am Dichtsitz eines ABS-Ventils. Perspektivisch ist mit Swep15 durch die erhöhte Dauerfestigkeit unter Wechselbeanspruchung der Leichtbau von Teilen mit bis zu 80 % weniger Wandstärke umsetzbar. Verbunden damit sind große Einsparpotenziale bei Material und Gewicht. www.stueken.de Keramiken für Hochtemperatur-Anwendungen Die SGL Group hat zwei Materialien aus Siliziumcarbid entwickelt, die als Chargierträger in Hochtemperatur- Anwendungen eingesetzt werden können. Sigrasic Performance ist eine karbonfaserverstärkte Siliziumcarbidkeramik, die durch Infiltration aus dem Kohlenstoff Sigrabond Performance hergestellt wird. Die keramische Matrix schützt die Kohlenstofffaser vor Korrosion, ohne die mechanischen Eigenschaften des Kohlenstoffs zu beeinflussen. Sie eignet sich für Chargiergestelle in Durchstoßhärteanlagen mit Voroxidation unter Gasflamme bis 500 °C. Für Carboprint Si wird eine Grundstruktur aus Kohlenstoff im 3D-Druck aufgebaut. Dadurch können komplexe Bauteilgeometrien, z. B. wirkungsgradoptimierte Ventilatoren für Wärmebehandlungsöfen, ohne spanende Bearbeitung realisiert werden. Durch Infiltration des gedruckten Bauteils mit Silizium entsteht ein kohlenstoffverstärkter Werkstoff mit hoher Duktilität, der beständig gegen Korrosion und Abrasion ist. www.sglgroup.com Duroplast jetzt auch für die Pressverarbeitung Mit ihrem BMC 0204 hat Lorenz Kunststofftechnik ein spritzgießfähiges Duroplast entwickelt, dass sich aufgrund seiner guten mechanischen und physikalischen Eigenschaften für unterschiedlichste Anwendungsbereiche eignet. Jetzt wurde aus dem bewährten Werkstoff eine neue Rezeptur abgeleitet, die auch eine Umformung per Pressverfahren erlaubt: SMC 0208 ist dadurch speziell auf die Produktion von großformatigen Komponenten sowie von Bauteilen, die eine hohe mechanische Belastbarkeit aufweisen müssen, ausgelegt. Wie das Ausgangsmaterial weist auch das neue Sheet Moulding Compound (SMC) einzigartige Brandschutzeigenschaften auf, da es kaum Bestandteile auf Erdöl-Basis enthält. Unter anderem ist es mit einem Sauerstoffindex von 80 Prozent doppelt so schwer entflammbar wie übliche Kunststoffe, die als extrem flammfest gelten. Darüber hinaus enthält der Werkstoff keine bedenklichen Substanzen wie Halogen, Bromid oder Chlorid, auf dem CIT-Toxiziätsindex liegt er daher bei sehr niedrigen 0,01. www.lomix.de Intelligente Wärme macht mobile Träume wahr. Infrarot-Wärme ist intelligent, weil sie die optimale Wärmemenge immer exakt an der richtigen Stelle aufbringt. Zum Beispiel, um Kunststoffteile für Automobile zu entgraten. Gut für Ihren Wettbewerbsvorteil. Heraeus Noblelight GmbH www.heraeus-noblelight.com/infrared Ihr Kontakt zu unserem Infrarot-Team hng-infrared@heraeus.com MeSSe K Halle 10, Stand G59 Der Konstrukteur 10/2016 77 Heraeus.indd 1 12.09.2016 14:12:54

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