Werkstoff Keramik mit Kennwerten von Stahl

Redakteur: Simone Käfer

Ein neuartiger Werkstoff verbindet erstmals die Vorteile von Keramik und Stahl miteinander. Metal-like Ceramic (MLC) heißt der Werkstoff des Start-ups Global Precursor Ceramics.

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Der Keramikwerkstoff Metal-like Ceramic (MLC) von Global Precursor Ceramics eröffnet einer Vielzahl von Industriezweigen neue Produktions-Perspektiven.
Der Keramikwerkstoff Metal-like Ceramic (MLC) von Global Precursor Ceramics eröffnet einer Vielzahl von Industriezweigen neue Produktions-Perspektiven.
(Bild: Global Precursor Ceramics)

Das patentierte Material des fränkischen Start-ups Global Precursor Ceramics (GPC) eröffnet neue Perspektiven für die verschiedensten Anwendungsbereiche, wie im Einsatz in Wälzkörpern oder in Linearsystemen. „Der stahlähnliche Keramikwerkstoff ist eine absolute Neuheit am Markt. In der industriellen Fertigung bieten sich damit ganz neue Möglichkeiten“, sagt Prof. Dr.-Ing. Stephan Sommer von der Hochschule Würzburg-Schweinfurt, Fakultät Maschinenbau. Das neue Produkt MLC (Metal-like Ceramic) kombiniert die Vorzüge keramischen Materials – etwa geringes Gewicht und hohe Härte – mit stahlartigen Werkstoffkennwerten, zum Beispiel beim Elastizitätsmodul und beim thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Das Herstellungsverfahren ermöglicht zudem eine deutlich höhere Geometrievielfalt und reduziert den Aufwand für nachträgliche Bearbeitungen.

Leichter als Stahl

Gegenüber Stahl spart MLC bis zu 50 % an Gewicht ein und weist dennoch eine hohe Härte von 1.000 HV auf. Der Keramikwerkstoff ist zudem sehr gut formbar, temperatur-beständig bis 800 °C, ohne Schmierstoffe gleitfähig sowie hoch tragfähig. Metal-like Ceramic wird endkonturnah geformt und porenfrei hergestellt. Das neue Material ermöglicht sogar die Produktion in Kleinserienfertigungen.

Endkonturnahe Formgebung

Im ersten Schritt wird der neue Keramikwerkstoff aus einem polymeren Grundmaterial gefertigt, das mit aktiven und passiven Füllstoffen angereichert wird. Das erlaubt eine präzise und endkonturnahe Formgebung, zum Beispiel durch Extrusions- oder Spritzgussverfahren. Im Anschluss wird der Werkstoff bei über 800 °C keramisiert (pyrolysiert). Dabei wird die polymere Matrix durch chemische Reaktionen mit den Füllstoffen komplett in ein keramisches Produkt umgewandelt. Ein geringer Volumenschwund von 5 bis 8 % ist bereits einkalkuliert. Soll der Keramikwerkstoff für hochgenaue Bauteile verwendet werden, kann man ihn ohne viel Aufwand nachbearbeiten. Das garantiert seine moderate Härte von 1.000 HV.

Einsatzgebiete für den MLC-Werkstoff

Von den Vorteilen des Keramikwerkstoffs profitieren Anwender in den verschiedensten Industriesektoren: MLC eignet sich für Bauteile in Reinraum und Vakuum, aber auch korrosive oder verschmutzte Umgebungen und schlechte Schmierbedingungen beeinträchtigen die Leistungsfähigkeit des Materials nicht. Passende Einsatzgebiete sind zudem die Leiterplatten- und Halbleiterfertigung, Elektronik und Mechatronik sowie die Mess- und Prüftechnik. Auch die Bereiche Lebensmittel, Textil, Schweißen und Leichtbau sowie Medizintechnik, Extruder und Spritzgießmaschinen sind geeignete Anwendungsgebiete.

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