Keramische Werkstücke hochpräzise bearbeiten

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Die Bearbeitung von keramischen Werkstücken ist aufgrund der hohen Härte schwierig und aufwendig. So muss die Werkzeugmaschine eine extrem hohe Steifigkeit aufweisen und für die Bearbeitung können nur Diamantwerkzeuge eingesetzt werden. Sollen Präzision und Produktivität dennoch Hand in Hand gehen, sind besondere Strategien und Technologien notwendig.

Eingeeingte Maßtoleranzen bei Keramik nur für notwendige Flächen

Ein wichtiger Aspekt ist dabei, dass bereits im Vorfeld darauf geachtet wird, dass nur notwendige Flächen, beispielsweise Funktionsflächen, mit eingeengten Toleranzen versehen werden und für alle anderen Flächen die Allgemeintoleranzen nach DIN 40 680 „mittel“ gelten. Es sollte davon abgesehen werden, alle Maße mit hohen oder höchsten Anforderungen zu versehen, weil dies die Kosten erheblich steigert. Man kann für die Bearbeitung keramischer Komponenten drei unterschiedliche Wege wählen:

• Bei hinreichender Festigkeit kann der Formkörper bereits nach der Formgebung, als sogenannter „Grünling“, bearbeitet werden. In diesem Fall spricht man von „Grünbearbeitung“. Naturgemäß ist die Bearbeitung in diesem Zustand leicht, weil die Festigkeit noch nicht ausgebildet ist. Allerdings erfolgt die Schwindung infolge der Sinterung noch nach der Bearbeitung, sodass die Einhaltung von engsten Toleranzen nicht gegeben ist.
• Die Bearbeitung des gesinterten Bauteils erfordert den höchsten Aufwand, erlaubt aber die engsten Toleranzen. Man spricht hier von „Hartbearbeitung“. Häufig kommt sie auch in Ergänzung zu einer Grünbearbeitung zum Einsatz.
• Ein gewisser Mittelweg kann dadurch beschritten werden, dass man den Sinterprozess unterbricht, nachdem Binderanteile entfernt und erste Stoffbrücken ausgebildet sind. In diesem Zustand ist auch die Schwindung zu einem erheblichen Teil bereits abgelaufen. Die Bearbeitung derart „angesinterter“ Formkörper wird als „Weißbearbeitung“ bezeichnet. Sie bietet den Vorteil, dass die Festigkeit noch nicht maximal ausgebildet ist und die Bearbeitung entsprechend leichter möglich ist. Gleichzeitig ist die Schwindung durch die noch abschließende Sinterung gering und es lassen sich höhere Präzisionen erzielen. Es können Toleranzen im Bereich von ±1% des Nennmaßes (mindestens ±0,1mm) eingehalten werden.

Keramik-Bearbeitung auch als Formgebungsverfahren

Die Bearbeitung keramischer Formkörper kann nicht nur zur Einhaltung geforderter Toleranzen herangezogen werden, sondern auch als Formgebungsverfahren bei der Bereitstellung von Einzelteilen. Dieser Fall entspricht der Fertigung, ausgehend von einem Halbzeug, der spanenden Bearbeitung, wie man es von Metallen kennt.

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