Zukunft technischer Keramik bleibt von der Hartbearbeitung abhängig

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Leibniz Universität Inst. für Fertigungstechnik u. Werkzeugmaschinen (IFW)

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Institut für Werkzeugmaschinen u. Fabrikbetrieb d. TU Berlin

TU Braunschweig Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik

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Der Tätigkeitsschwerpunkt der befragten Unternehmen liegt auf der Herstellung von Endprodukten. Auf die Prozesskette zur Herstellung der Ausgangsprodukte – von der Pulveraufbereitung über das Gießen bis hin zur Faseraufbereitung und dem Keramisieren – sind bei der Befragung daher nur wenige Unternehmen eingegangen. Die Mehrheit der Unternehmen ist in der Bauteilfertigung tätig: durch Formgebung – Grün-/Weißbearbeitung (23%) – über Sintern (18%) bis hin zur Fertigstellung durch Hartbearbeitung (35%).

Klassische Keramik derzeit wichtiger als keramische Verbundwerkstoffe und keramische Schichten

Aktuell haben die klassischen keramischen Funktionswerkstoffe wie Oxid-, Nitrid- und Karbidkeramik sowie die Glaskeramiken eine höhere Bedeutung als keramische Verbundwerkstoffe und keramische Schichten. In Zukunft wird die Relevanz aller keramischen Werkstoffe mit Ausnahme der Glaskeramiken – insbesondere der keramischen Schichten – als „steigend“ eingeschätzt.

Nach Einschätzung der befragten Unternehmen hat die Hartbearbeitung einen Anteil von 50% an der Wertschöpfung der wichtigsten Produkte aus technischer Keramik. Aufgrund der verstärkten Anwendung der Near-Net-Shape-Technik (endkonturnahe Formgebung) bei Materialrohlingen und der Grünlingsbearbeitung wird bis zum Jahr 2012 ein leichter Rückgang des Anteils der Hartbearbeitung an der Wertschöpfungskette erwartet.

Schleifen dominiert bei der Bearbeitung technischer Keramik

Die Umfrageergebnisse zu den aktuell und zukünftig geplanten Hartbearbeitungsverfahren zeigen keine signifikanten Unterschiede (Bild 2 – siehe Bildergalerie). Die am häufigsten zur Anwendung kommenden Verfahren sind konventionelle Schleifverfahren wie das Plan- und das Rundschleifen.

Ein leichter Zuwachs wird lediglich bei den Sonderverfahren Laserbearbeitung und Hybridverfahren erwartet, zum Beispiel beim ultraschallunterstützten Schleifen. Dem Hartdrehen keramischer Werkstoffe wird aktuell – wie auch zukünftig – nur eine untergeordnete Bedeutung zugewiesen.

Hersteller technischer Keramik wollen Hartbearbeitungsverfahren optimieren

Handlungsbedarf und Potenziale zur Optimierung der Hartbearbeitungsverfahren werden hauptsächlich in der Reduktion der Haupt- und Nebenzeiten sowie der Steigerung der Prozesssicherheit gesehen. Diesbezüglich sind Neuinvestitionen in klassische Werkzeugmaschinen, vor allem Schleifmaschinen, und Messmittel geplant. Dagegen stehen bei kaum einem der befragten Unternehmen Investitionen in Hybridverfahren an.

Alle Befragten sehen mehrheitlich die Kompetenz in der Hartbearbeitung als Instrument zur Differenzierung zum Wettbewerber. Außer der bilateralen Forschung sowie dem Know-how-Transfer vom Zulieferer werden insbesondere Fachmessen, Workshops und Konferenzen zur Gewinnung neuer Erkenntnisse im Bereich der Hartbearbeitung genutzt (Bild 3).

Wachstum für technische Keramik vor allem in der Medizintechnik

Die dargestellten Ergebnisse der Umfrage zur Keramikbearbeitung umfassen den aktuellen Stand und die Prognose für die zukünftige Entwicklung des Produkt- und Werkstoffspektrums, aber auch der Verfahren der Hartbearbeitung. Bezüglich des Produktspektrums wird vor allem ein Zuwachs im Bereich der medizinischen Produkte, zum Beispiel Implantate und Prothesen, erwartet.

Zur Hartbearbeitung keramischer Werkstoffe dominieren aktuell wie auch zukünftig die Standardschleifoperationen (Plan- und Rundschleifen). Der WGP-Arbeitskreis „Bearbeitung sprödharter Werkstoffe“ bedankt sich bei den an der Umfrage beteiligten Unternehmen für die Beantwortung der Fragebögen.

Dipl.-Ing. Dennis Hahmann und Dipl.-Ing. Leif Behrens sind wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW ) der Universität Hannover, Dipl.-Ing. Wiebke Hahmann und Dipl.-Ing. Milos Pekarek sind wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) der TU Braunschweig, Dr.-Ing. Peter Herzenstiel und Dipl.-Ing. Benjamin Kirsch sind wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Fertigungstechnik und Betriebsorganisation (FBK) der Universität Kaiserslautern, Jun. Prof. Dr.-Ing. Fabio Sousa hat eine Junior-Stiftungsprofessur der Carl-Zeiss-Stiftung an diesem Lehrstuhl, Dipl.-Ing. Christoph Sammler ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) der TU Berlin.

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