Werkstoffentwicklung Metal-like Ceramic – Gut formbar und härter als Stahl!

Redakteur: Peter Königsreuther

Global Precursor Ceramics (GPC) präsentiert mit Metal-like einen neuartigen Werkstoff, der die Vorteile aus Keramik und Stahl zur Freude vieler Anwender kombiniert, wie es heißt...

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Die neue Härte! Im Vergleich zu Stahl sparen Komponenten aus dem neuen Werkstoff Metal-like Ceramic (MLC) rund 50 % an Gewicht ein und weisen trotzdem eine Härte von 1000 HV (Vickers) auf.
Die neue Härte! Im Vergleich zu Stahl sparen Komponenten aus dem neuen Werkstoff Metal-like Ceramic (MLC) rund 50 % an Gewicht ein und weisen trotzdem eine Härte von 1000 HV (Vickers) auf.
(Bild: Foto.gen)

Das patentierte Material des unterfränkischen Start-ups Global Precursor Ceramics (GPC) eröffne neue Perspektiven für die verschiedensten Anwendungsbereiche, wie zum Beispiel den Einsatz in Wälzkörpern oder in Linearführungen. „Der stahlähnliche Keramikwerkstoff ist eine absolute Neuheit am Markt“, betont Prof. Dr.-Ing. Stephan Sommer von der Hochschule Würzburg-Schweinfurt aus der Fakultät Maschinenbau.

Das neue Produkt MLC (Metal-like Ceramic) kombiniere die Vorzüge keramischen Materials – etwa geringes Gewicht und hohe Härte – mit stahlartigen Werkstoffkennwerten hinsichtlich des Elastizitätsmoduls und in Sachen thermischer Ausdehnungskoeffizienten. Das Herstellungsverfahren ermöglicht übrigens eine deutlich höhere Geometrievielfalt und reduziert so den Nacharbeitsaufwand.

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Kleinserienfähiger Material-Newcomer

Verglichen mit Stahl, spart MLC bis zu 50 % an Gewicht ein und weist dennoch eine Härte von 1000 HV auf, weshalb er bei Bedarf noch gut bearbeitbar ist, betont der Hersteller. Der Keramikwerkstoff ist außerdem sehr gut formbar und temperaturbeständig bis 800 °C. Schmierstoffe sollen für eine gute Gleitfähigkeit nicht nötig sein und er gilt außerdem belastungsmäßig als hoch tragfähig. Metal-like Ceramic kann endkonturnah geformt und porenfrei hergestellt werden, heißt es weiter. Der materialtechnische Newcomer kann sogar schon wirtschaftlich in Kleinserie gefertigt werden.

Verarbeitbar wie thermoplastische Kunststoffe und Sintergrünlinge

Im ersten Schritt, erklären die Experte zur Herstellung, wird der Neuling 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 daran 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 % sei dabei bereits einkalkuliert.

Das sind die möglichen Einsatzgebiete

Von den Vorteilen des Keramikwerkstoffs profitieren Anwender in den verschiedensten Industriesektoren, sagt GPC: 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 etwa die Leiterplatten- und Halbleiterfertigung, die Elektronik und Mechatronik sowie die Mess- und Prüftechnik. Auch die Bereiche Lebensmittel, Textil, Schweißen, Leichtbau sowie die Medizintechnik und die Nutzung in Kunststoff verarbeitenden Betrieben sind denkbar.

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