Feedstockprüfung sichert Qualität von Metall- und Keramikteilen

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Auf Basis der aufgezeichneten Druckverläufe in Relation zu den Einspritzgeschwindigkeiten lassen sich signifikante Aussagen zur Feedstockqualität ableiten. Untersucht werden können Feedstocks sowohl aus Keramik als auch aus Metall – mit verschiedenen Bindern und unterschiedlicher Aufbereitungsintensität.

Vier Mischungen zum Pulverspritzgießen aufbereitet

Bei den Ergebnissen in Bild 2 bestanden die Feedstocks (VH4 bis VH7) aus dem Aluminiumoxidpulver CT 3000 SG von Alcoa und dem Binder Licomont EK 583 von Clariant. Es wurden vier Mischungen mit unterschiedlicher Mischdauer und Mischintensität in einem Mischer der Reimelt Henschel GmbH, Kassel, aufbereitet. Die gleiche Rezeptur wurde parallel dazu auf einem Scherwalzenextruder homogenisiert.

Weitere vier Feedstocks (A1 bis A4) wurden aus dem Aluminiumoxid CT 1200 SG von Alcoa und dem gleichen Clariant-Binder hergestellt (Bild 3). Dabei wurde der Bindergehalt zwischen 14,3 und 14,6 Gew.-% variiert.

Bild 4 zeigt den Druckbedarf bei unterschiedlichen Einspritzgeschwindigkeiten in Abhängigkeit von unterschiedlichen Feedstock-Chargen. Es wurde ein Metall-Feedstock (Catamold) von BASF aus zwei verschiedenen Chargen (C1 und C2) geprüft.

Wesentliches Qualitätskriterium beim Pulverspritzgießen ist der Einspritzdruck

Eine Aufzeichnung von 20 bis 30 Zyklen genügt im Regelfall, um zu aussagekräftigen Referenzkurven zu gelangen. Daher entpuppt sich die Anschaffung einer kleinen Spritzgießmaschine mit Selogica-Steuerung als bei weitem kostengünstiger gegenüber einem Hochdruck-Kapillarviskosimeter.

Hinzu kommt, dass das Viskosimeter die Viskosität des Feedstocks bei anderen Drücken und Geschwindigkeiten misst als denen in der Spritzgießmaschine. Daraus folgt: Eine kleine Spritzgießmaschine kann als Messgerät im Qualitätssicherungslabor verwendet werden.

Zwar ist die Aufzeichnung der Druckverlaufskurven mit jeder Maschine der Baureihe Allrounder möglich, die zur Herstellung von Serienteilen zum Einsatz kommt, doch sind Umbau und Reinigung relativ aufwändig. Das stört die laufende Produktion.

Feedstockqualität und Druck-Geschwindigkeits-Kurven korrelieren beim Pulverspritzgießen eng

Die Korrelation zwischen der Feedstockqualität – also der Viskosität – und der Druck-Geschwindigkeits-Kurven, die von der Steuerung aufgezeichnet werden, gestaltet sich sehr sensibel. Viskositätsänderungen im Material schlagen sich unmittelbar im Verlauf dieser Kurven nieder. Das Ergebnis ist einfach und klar: Wesentliches Kriterium zur Unterscheidung der Viskosität von Feedstocks – und damit deren Verarbeitungsqualität – ist der notwendige Druckbedarf beim Einspritzen.

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