Konstruieren mit Keramik Herstellung und Maßhaltigkeit. ohne Nachbearbeitung. FRIALIT -DEGUSSIT Oxidkeramik

Transkript

1 w Fachpublikation Juni 2014 Autoren: Mayer, H., Reckziegel, A., Willmann, G. Konstruieren mit Keramik Herstellung und Maßhaltigkeit ohne Nachbearbeitung FRIALIT -DEGUSSIT Oxidkeramik

2 1. Einführung Produkte aus keramischen Werkstoffen werden häufig als Komponenten in Maschinen und Anlagen eingesetzt, die besondere Ansprüche an mechanische, thermische und chemische Belastbarkeit stellen. Dadurch werden Konstrukteure mit Materialien konfrontiert, mit denen sie oft keine Erfahrungen haben. Die mit der Pulvermetallurgie vergleichbare keramische Herstellungstechnologie bewirkt ungünstigere Verhältnisse bei Maßhaltigkeit und Toleranzen als bei metallischen Bauteilen. Es werden die heute üblichen Grenzen für die Maß- und Formtoleranzen bei Bauteilen aus verschiedenen Werkstoffen, hergestellt nach unterschiedlichen Formgebungsverfahren, dargestellt. 2. Aufgabe und Ziel In den letzten Jahrzehnten ist eine hohe Erwartungshaltung gegenüber keramischen Werkstoffen entstanden, weil diese interessante technische Eigenschaften haben, wie z.b. hohe Härte, großen Widerstand gegen abrasiven und erosiven Verschleiß, hohe Korrosionsbeständigkeit bei gleichzeitig hoher thermische Belastbarkeit und Verfügbarkeit aller benötigten Ausgangsmaterialien. Neue Anwendungen liegen z.b. im Maschinen- und Apparatebau, in Elektronik oder der Medizintechnik. Nachfolgend werden nicht die keramischen Werkstoffe, ihre Eigenschaften und Herstellung diskutiert, sondern Ziel des vorliegenden Artikels ist es, für den Anwender und im Speziellen für den Konstrukteur, die Informationen zusammenzustellen, die er als Basis für keramikgerechtes Konstruieren benötigt. Außerdem soll für die Beschränkungen beim Entwurf keramischer Bauteile durch Aufzeigen ihrer Ursachen Verständnis geweckt werden. Folgende Besonderheiten von oxidkeramischen Werkstoffen werden dargestellt: WW Herstellung und Maßhaltigkeit von keramischen Bauteilen ohne Nachbearbeitung WW WW W W erreichbare Form- und Maßtoleranzen durch Nachbearbeitung Konstruktionsprinzipien, verursacht durch den Herstellungsprozess und durch die Sprödigkeit bzw. den geringen Widerstand gegen Rissfortschritt formale Vorgehensweise beim konstruktiven Entwurf keramischer Bauteile 3. Bauteile Bauteile aus Keramik erfüllen im technischen Bereich selten ihre Funktion, ohne in ein System integriert zu sein, z.b. die Zündkerze im Verbrennungsmotor, der elektrische Isolator in einer elektrischen Schaltung oder einem Gehäuse usw., der keramische Fadenführer in der Textilmaschine, die Dichtscheibe bei einem Wasserhahn, die Endoprothese (Biokeramik) im menschlichen Körper usw. Ohne auf spezielle Verfahren der Verbindungs- und Fügetechnik Bezug zu nehmen, ist es für den konstruktiven Entwurf von fundamentaler Bedeutung, die Maß- und Formtoleranzen von Bauteilen zu kennen, die für verschiedene keramische Werkstoffe üblich und möglich sind. Hierbei ist es wichtig, zu wissen, wo die Toleranzgrenzen ohne eine Bearbeitung im gebrannten Zustand, also ohne Nach- und Hartbearbeitung, liegen. Bauteile aus Keramik können nach dem Brand (=Sintern) bearbeitet werden. Oft ist die Nachbearbeitung nur mit Diamantwerkzeugen möglich. Dies ist zeit-, personal- und kostenaufwendig [2-4]. Man versucht deshalb, die Nachbearbeitung keramischer Bauteile zu umgehen oder wenigstens zu minimieren. Die Aufgabe des Konstrukteurs ist es also, bereits beim Entwurf dies zu berücksichtigen. Allerdings kann das nur geschehen, wenn die Möglichkeiten und Beschränkungen bei den Toleranzen für die verschiedenen Werkstoffe und Formgebungsverfahren auch dem Konstrukteur bekannt sind. 2

3 4. Fertigungstechnik In Tabelle 1 sind Begriffe aus der Fertigungstechnik von Metall und Keramik zusammengestellt. Die Bedeutung der Begriffe wird als bekannt (Erklärung einiger wichtiger Begriffe aus der Herstellungstechnologie von keramischen Bauteilen siehe 7. Anhang und [1, 10-12]) vorausgesetzt. Es soll nur deutlich werden, wo durch die Herstellung von keramischen Bauteilen, aufgrund der im Vergleich zu metallischen Werkstoffen völlig anderen Vorgehensweise, die gravierenden Unterschiede und die daraus resultierenden Beschränkungen in Formvielfalt und Form- und Maßtoleranzen liegen. Fertigungsverfahren Bei Keramik üblich Angewendet bei Urformen Formgebung, aber zusätzlich muss der Verfahrensschritt "Brand" durchgeführt sein Allen keramischen Produkten Umformen Nicht möglich wegen fehlender Plastizität Trennen Fügen [5-7] Sägen, Schleifen, Polieren, Läppen, Honen Im grünen Zustand (Garnieren), nur Keramik mit Keramik (stoffschlüssig) im gebrannten Zustand (stoffschlüssig), Einschrumpfen, Stecken, Kleben Stets nötig, wenn Maßhaltigkeit gefordert wird. Häufigkeit der Anwendung mit steigender Tendenz bei: Silicat-, Oxid- und Nichtoxidkeramik Silicatkeramik (Henkel an Tasse, Kanne) Verschließen von Rohren durch Kappen Hartlöten bei Oxidkeramik Keramik-Metall-Verbundbauteile Keramik - andere Werkstoffe Beschichten Ja Glasur, Oxidation von SiC-Werkstoffen Stoffeigenschaft ändern Noch selten Na-ß-Aluminiumoxid, Glühen in O 2 -Atmosphäre [9], teilstabilisiertes Zirkonoxid [13] Tabelle 1: Fertigungsverfahren in der Keramik Die Herstellungstechnologie für keramische Bauteile ist der pulvermetallurgischen Technologie sehr ähnlich. Die wesentlichen Schritte der Herstellungsverfahren sind: Rohstoff, Aufbereitung, Formgebung, Trocknung, eventuell Vorbrand, Brand (Sintern) und Nachbearbeitung. Oft wird ein Vorbrand durchgeführt, bei dem das Bauteil verfestigt wird und nach dem es noch mit einfachen Hilfsmitteln nachbearbeitet (Weißbearbeitung) oder beschichtet (Glasur) werden kann. Danach findet der eigentliche Brand (= Sinterprozess) statt, bei dem das Bauteil meist unter Schwindung und Zuwachs der mechanischen Festigkeit weiter verfestigt wird. Gebrannte Bauteile können durch Sägen, Schleifen, Polieren und Läppen bearbeitet werden. Wegen der Sprödigkeit von Keramik gibt es den Herstellungsschritt des Umformens nicht; d.h. nach der Formgebung sind bis auf die Nachbearbeitung nach dem Brand alle Möglichkeiten erschöpft, die Konturen eines keramischen Bauteiles zu verändern. Da die Nachbearbeitung zeitaufwendig und meist nur mit Diamantwerkzeugen durchführbar ist, wird immer versucht, beim konstruktiven Entwurf Möglichkeiten zu finden, ohne Nachbearbeitung auszukommen. Dies ist einer der Gründe für die weniger mögliche Formvielfalt bei keramischen Bauteilen, im Vergleich mit Metallen. Fügeund Verbindungstechniken sind für keramische Bauteile bekannt, und zwar Verfahren, bei denen grüne Teile (grün = vor dem Brand) gefügt werden, und Verfahren, bei denen nach dem Brand gefügt werden kann. Diese Techniken haben eine steigende Bedeutung [5-8]. Der Fertigungsschritt "Stoffeigenschaft ändern", der bei metallischen Werkstoffen einen wichtigen Stellenwert einnimmt, hat bei Keramik z. Z. noch eine untergeordnete Bedeutung. Angewendet wird dieser Fertigungsschritt bei Festelektrolyten wie Na-ß- Aluminiumoxid [9] und Mehrphasenwerkstoffen wie teilstabilisiertem Zirkonoxid [13]. Hieraus folgt, dass für keramische Bauteile die meisten entscheidenden Maßnahmen vor dem Brand durchgeführt werden müssen. Formteile im grünen (ungebrannten) Zustand haben geringere Festigkeiten, sie können oft nur gerade hantiert werden. Daher ist neben der fehlenden Möglichkeit des Umformens die geringe Grünfestigkeit der zweite wesentliche Grund für die Beschränkungen bei der Formvielfalt von keramischen Bauteilen. Bei Formgebung, Trocknung und Brand schwindet das Bauteil. Die Schwindung ist eine Funktion verschiedener Herstellungsparameter (z.b. Korngröße, Gründichte, Feuchtigkeitsgehalt, Temperatur, Zeit, Aufheizgeschwindigkeit usw.) Der Wert für die Schwindung wird überwiegend noch empirisch, d.h. durch Reihenversuche, ermittelt. Werte für lineare Schwindungen können je nach Werkstoff und Herstellungsverfahren bis zu 30% betragen. 3

4 Im Idealfall schwindet das Bauteil bei Trocknung und Brand gemäß einer affinen Abbildung, bei der Streckenverhältnisse, Winkel und Parallelität invariant sind. Aufgrund von Inhomogenitäten und Streuungen im Rohstoff, im Formling, beim Brand usw. wird dieser Idealfall nicht erreicht. Übertrieben ausgedrückt verzieht sich das Bauteil in unkontrollierter Weise. Enge Maß-und Formtoleranzen ohne Nachbearbeitung sind daher kaum erreichbar. Die üblichen Formgebungsverfahren werden in Tabelle 2 bezüglich ihrer Häufigkeit in der Anwendung dargestellt. In der Silicatkeramik überwiegen für die Serienfertigung Feuchtund Strangpressen sowie Schlickerguss, in der Oxidkeramik Trocken-und Strangpressen und Spritzguss. In der Nichtoxidkeramik haben Anwendungen und Markt heute eine wachsende Bedeutung. Der Trend geht bei dieser hochwertigen Werkstoffgruppe in die Verfahren: Trocken- und Heißpressen sowie HIP (heißisostatisches Pressen). Formgebungsverfahren Silicatkeramik (Porzellan, Steinzeug) Oxidkeramik (Al 2 O 3, ZrO 2 ) Nichtoxidkeramik (SiC, Si 3 N 4 ) Feuchtpressen XXX Gießen XXX XX XX Trockenpressen Isostatisches Pressen } mit rieselfähigem Granulat X X XXX XXX XX XX Strangpressen XXX XXX X Spritzguss X XXX XX Heißpressen (auch isostatisches Heißpressen)* X XX Tabelle 2: Formgebungsverfahren in der Keramik Zeichenerklärung: X = wird relativ selten angewendet XX = gängiges Verfahren XXX = Anwendung bei Großserien * schließt den Sinterprozess (Brand) mit ein Neben den Formgebungsverfahren beeinflusst der Brand wegen der Schwindung ganz wesentlich die Eigenschaften des Bauteiles (vergl. Tabelle 4). Silicat- und Oxidkeramik werden heute überwiegend recht kostengünstig in mit Gas befeuerten Öfen gebrannt. Maximale Temperaturen sind beim Brand von Silicatkeramik um 1500 C, bei Oxidkeramik um 1800 C. Dagegen werden Bauteile aus Nichtoxidkeramik stets in elektrisch beheizten Öfen, unter Ausschluss von Sauerstoff, in Schutzgas (Wasserstoff, Stickstoff, Argon) oder Vakuum gebrannt. Hierbei werden Temperaturen bis zu 2400 C angewendet, teilweise wird unter Überdruck gesintert. Unter den Nichtoxidkeramiken gibt es Werkstoffe, die beim Brand nicht schwinden, so dass bei Ihnen prinzipiell höhere Maß- und Formtoleranzen ohne Nachbearbeitung möglich sind. Werkstoffgruppe Beheizung Maximale Temperatur Lineare Schwindung Silicatkeramik Überwiegend Gas 1500 C Bis zu 20% Oxidkeramik Überwiegend Gas 1800 C Nichtoxidkeramik elektrisch 2400 C Bis zu 20% in Extremfällen 30% Bis zu 20% aber auch praktisch 0% möglich Charakteristisch für Brand Kontinuierlicher Brand (Tunnelofen) Chargenweise (Kammerofen usw.) Wie oben Vakuum oder Schutzgas chargenw. Brand Besonderheiten Auch HIP bei hochwertigen Bauteilen Reaktionsintern ohne Schwindung bei Siliciumnitrid (RBSN) Reaktionsintern ohne Schwindung bei gleichzeit. Infiltrieren von Silicium bei SiSiC Tabelle 3: Brenntechnik in der Keramik 4

5 5. Maß- und Formtoleranzen Die Maß- und Formtoleranzen von keramischen Bauteilen werden hauptsächlich durch die Schwindung bei den Fertigungsschritten Formgebung, Trocknung und Brand bestimmt. Je größer die Schwindung ist, desto schwieriger wird es, enge Toleranzen einzuhalten. Im Einzelnen lassen sich folgende Einflussgrößen aufzeigen (s. Tabelle 3). Formgebungsverfahren Toleranzen Standard heute möglich mit Präzisionsverfahren Gießen ± 5% bis ±3% ±0,5% Trockenpressen mit rieselfähigem Granulat ±2% bis ±1% ±0,5% Isostat. Pressen mit rieselfähigem Granulat ±3% ±0,5% Strangpressen ±5% bis ±3% ±1,5% Spritzguss ±3% ±1,5% Grün- und Weißbearbeitung ±3% ±0,5% Tabelle 4: Toleranzen von gebrannten Bauteilen 5.1 Rohstoff, Masse oder Granulat Wichtig sind Reinheit, Gleichmäßigkeit bei Korngrößenverteilung und Mischung sowie Reproduzierbarkeit. So wurden enge Toleranzen von ± 0,5% beim Trockenpressen erst erreicht, als es gelungen war, extrem gleichmäßige Sprühgranulate herzustellen. 5.2 Werkzeugtoleranzen und Verdichtungsvorgänge im Werkzeug Ungleichmäßige Verdichtung hat größere Toleranzen zur Folge. 5.3 Trocknung Ungleichmäßige Trocknung (besonders bei stranggepressten Teilen) führt zu Verzug im Formling. 5.4 Grün- bzw. Weißbearbeitung Art der Bearbeitung und die Festigkeit des Formteils beeinflussen die Genauigkeit der Bearbeitung. (Die Parameter 5.1 und 5.4 bestimmen Abmessungen und Raumgewicht des geformten Bauteils vor dem Brand). 5.5 Brand Die Temperaturführung im Ofen beeinflusst über die Bildung des keramischen Gefüges (Porosität, Verteilung kristalliner und amorpher Phasen) ganz wesentlich die Schwindung. Durch Abweichungen vom Temperaturprogramm kann es auch zu Verzugserscheinungen beim Bauteil kommen. Die für Keramik üblichen Definitionen und Grenzwerte bei Toleranzen sind der DIN [14] zu entnehmen, die sich zwar nur auf keramische Werkstoffe für die Elektrotechnik (siehe hierzu auch DIN [15] bezieht, die aber auch auf andere Werkstoffe übertragen werden kann. DIN macht Angaben für die Allgemeintoleranzen ohne Nachbearbeitung für Maße und Formen, gegliedert nach Werkstoffen, Herstellungsverfahren und Genauigkeitsgrad. Es werden die Genauigkeitsgrade grob, mittel und fein unterschieden. Für Zwecke des Maschinenbaus sind Bauteile mit Maß- und Formtoleranzen der Genauigkeitsgrade grob und mittel meist nicht geeignet. Im Allgemeinen erreichen die Hersteller auch engere Maß-und Formtoleranzen ohne Nachbearbeitung, als in DIN festgelegt. Wesentliche Steigerungen sind aber nur durch Nachbearbeitung möglich. Analog zu den Werkstoffen aus der Elektrokeramik gibt es die DIN17410 für keramische Dauermagnete, sog. Hartferrite. Hier werden z.b. für gepresste Bauteile die zulässigen Abweichungen in Pressrichtung und senkrecht dazu geregelt. Genauere Toleranzen müssen durch Schleifen eingestellt werden. In Tabelle 4 sind übliche und heute erreichbare Toleranzen ohne Nachbearbeitung für keramische Bauteile zusammengestellt, aufgegliedert nach den wichtigsten Formgebungsverfahren. Die Toleranzen bei Standardverfahren liegen generell deutlich oberhalb ±1%. Es finden zunehmend neue Präzisionsverfahren bei der Formgebung Anwendung, die Toleranzen von ±0,5% ermöglichen. Dieser Trend macht keramische Bauteile außerhalb ihrer traditionellen Anwendungsgebiete, wie z.b. dem Maschinenbau, interessant. Eine Entwicklung, die gefördert wird durch die Suche nach alternativen Werkstoffen mit Hochtemperatureigenschaften und/oder mit guten Verschleiß- und Korrosionseigenschaften [16,17]. 5

6 6. Folgerungen für den konstruktiven Entwurf Die Herstellungstechnologie für keramische Bauteile bedingt prinzipiell weitere Maß- und Formtoleranzen als bei Metall. Bei Serienfertigung ohne Nachbearbeitung liegen die Standardtoleranzen meist noch über ±1% (Tabelle 4). Die erreichbaren Toleranzen hängen sowohl vom Werkstoff als auch davon ab, wie das Bauteil hergestellt worden ist. Es lassen sich keine allgemein gültigen Regeln aufstellen. Weder für Werkstoffe und Prüfverfahren, noch für erreichbare Toleranzen bei Bauteilen existieren Normvorschriften oder Absprachen, so dass man auf Herstellerangaben angewiesen ist. Die benötigten Angaben sind im Allgemeinen verfügbar. Man beobachtet in der Entwicklung von keramischen Werkstoffen und Bauteilen zwei Trends: Der Anteil der Nachbearbeitung von keramischen Bauteilen nimmt trotz der damit verbundenen hohen Kosten bei Werkstoffen aus dem Bereich Oxidkeramik zu, bei Nichtoxidkeramik hatte die Nachbearbeitung von Anfang an einen höheren Stellenwert in der Fertigung. Herstellungsverfahren, durch die Toleranzen von ±0,5% bis ±1% erreicht werden können, sind erprobt und werden eingeführt, so dass damit teilweise bereits ausreichende Toleranzen für viele Anwendungen erreicht werden und teilweise die Voraussetzungen für eine kostengünstigere Nachbearbeitung geschaffen werden. 6

7 7. Anhang Definitionen einiger wichtiger Begriffe aus der Herstellungstechnologie von Keramik: 7.1 Rohstoffe und Massen Pulververarbeitung Rohstoff Rohstoffe (= Ausgangsmaterialien) für keramische Produkte werden im Allgemeinen in körniger oder pulverisierter Form verwendet. Sie können aus natürlichen Vorkommen stammen, gereinigt und aufbereitet sein, sie können aber auch synthetisiert sein. Bei synthetischen Rohstoffen lassen sich chemische Reinheit, (kristallografische) Struktur, Kornform und verteilung reproduzierbarer und dadurch die Streuung der Werkstoffeigenschaften in engeren Grenzen halten Aufbereitung Methoden zur Herstellung einer Masse aus einem Versatz: z.b. Mahlen, Granulieren, Anpasten, Sprühtrocknen Versatz Rezeptur zur Herstellung eines keramischen Werkstoffes mit Angaben über Art und prozentuale Anteile der keramischen Ausgangsmaterialien sowie der für die Verarbeitung erforderlichen Zusätze (Wasser, spezielle Zusatzstoffe, etc.) Masse Die aus einem Versatz für eine bestimmte Formgebung vorbereitete Mischung Granulat Eine flüssige, poröse oder pulverige Masse wird in einen rieselfähigen Zustand überführt. Ziel ist es, Massen, die z.b. für Trockenpressen eingesetzt werden, eine gute Rieselfähigkeit und konstante Schüttdichte bei möglichst geringem Schüttvolumen zu geben. Die optimale Korngrößenverteilung des Granulates hängt vom Formgebungsverfahren und der Form des Bauteils ab, typische Verteilungen liegen im Bereich von 100μm bis 2mm. Die wichtigsten Verfahren sind das Sprühtrocknen von Pulversuspensionen und das Pelletieren (= Aufbaugranulation von trockenem Pulver). 7.2 Formgebungsverfahren Trockenpressen Die Masse in Form eines rieselfähigen Granulates wird in eine Form gefüllt und durch Druck von zwei gegenüberliegenden Seiten (axiale Verdichtung) zusammengepresst, bis die erforderliche Rohdichte erreicht ist. Vorteile: geeignet für hohe Stückzahlen bei Verwendung von Pressautomaten. Nachteile: axialer Druck bringt nur dann ausreichende Verdichtung, wenn Verhältnis Höhe zu Durchmesser des Pressteils nicht zu groß ist Isostatisches Pressen Die Pressmasse wird von allen Seiten verdichtet; in der einfachsten Form befindet sie sich in einem verschlossenen Behälter mit elastischen Wänden (z.b. aus Gummi), der in einem Gefäß mit Wasser hydraulisch zusammengepresst wird. Vorteile: optimale Verdichtung, auch bei großvolumigen Teilen, garantiert beim späteren Brand durch gleichmäßige Schwindung riss- und verzugsfreie Bauteile. Nachteile: häufig komplizierte Formen und lange Taktzeiten; Grün-oder Weißbearbeitung immer erforderlich. (Für große Stückzahlen kleinvolumiger Teile automatisiert in Form des sog. dry bag-pressens) Strangpressen Aus dem aufbereiteten Pulver wird durch die Zugabe einer Flüssigkeit (meist Wasser), ggf. mit Hilfe weiterer Zusätze, eine plastische, knetbare Masse hergestellt, die man in einer Presse durch eine Düse zu Profilen in Form von Rohren oder Stäben ausformt. Vorteile: Herstellung rotationssymmetrischer Teile in großen Längen. Nachteile: nur einfache Formen mit relativ großen Toleranzen Schlickerguss Das aufbereitete Pulver wird in einer Flüssigkeit (meist Wasser) zu einem sog. Schlicker aufgeschlämmt; dieser Schlicker wird in eine poröse Form gegossen, die das Wasser entzieht. An der Grenzfläche zur porösen Form (meist Gips) verdichten sich die Pulverteilchen zu einem festen Körper. Vorteile: Herstellung besonders kompliziert geformter Bauteile, auch großvolumig, in Form von Hohl- und Vollguss. Nachteile: bei großen Stückzahlen aufwendig (nur in wenigen Fällen automatisierbar). 7

8 7.2.5 Spritzguss Aus dem aufbereiteten Pulver wird durch Zusatz eines bei höheren Temperaturen plastifizierbaren Kunststoffes eine warmplastische Masse hergestellt, die man in eine gekühlte Metallform einspritzt; der erkaltete Formling wird ausgestoßen. Vorteile: Herstellung besonders komplizierter Kleinteile, auch in großen Stückzahlen. Nachteile: keine großvolumigen Teile, Grenze bei Wandstärken von 5-10 mm grün Der Begriff grün wird in der keramischen Herstellungstechnologie für geformte, aber ungebrannte Teile verwendet Gründichte Raumgewicht von grünen Teilen. 7.4 Bearbeitung Grünbearbeitung Bearbeitung nach der Formgebung vor dem Brand Weißbearbeitung Bearbeitung nach einem Vorbrand (Schrühbrand), mit dem die zur Bearbeitung erforderliche Mindestfestigkeit erreicht wird; die Temperatur dieses Vorbrandes wird so gewählt, dass noch keine Brennschwindung auftritt Nachbearbeitung Bearbeitung nach dem endgültigen Brand (Hochbrand, Sinterbrand), erfordert bei Keramik die Verwendung von Werkzeugen auf Basis Diamant, Bor- oder Siliciumcarbid. 7.3 Trocknung / Brand Trocknung Entzug der nach der Formgebung im geformten Teil noch vorhandenen Flüssigkeit (meist Wasser) Vorbrand (Schrühbrand) Erhitzen des geformten Teils auf die Temperatur, bei der sich die endgültige keramische Struktur ausbildet Brand Erhitzen des geformten Teils auf eine Temperatur, bei der das geformte Teil so fest wird, dass es sich in der gewünschten Weise bearbeiten lässt Heißpressen Erhitzen unter gleichzeitiger Anwendung von Druck; ermöglicht eine Verdichtung bei niedrigeren Temperaturen als das Erhitzen ohne Druck. Bei einigen Sonderkeramiken die einzige Möglichkeit, hohe Enddichten (Rohdichten) zu erreichen HIP (Heißisostatisches Pressen) Der Druck wird durch ein Gas übertragen, das auf die erforderliche Temperatur erhitzt wird. Bei Keramik wird die HIP-Technologie zur Nachverdichtung von drucklos vorgesinterten Bauteilen angewendet (Voraussetzung: keine offene Porosität mehr vorhanden). Auf diese Weise werden optimale Werkstoffeigenschaften erreicht. Literatur [1] Willmann, G.: Konstruieren mit Keramik Werkstoffkennwerte. Fachber. f. Metallbearbeitung 62 (1985) 44 und Sprechsaal 117 (1984) 914 [2] Pfeifer, K.: Bauteile aus Al2O3-Keramik und ihre Nachbearbeitung mit Diamantwerkzeugen. Industrie Diamanten Rdsch. 17 (1983) 222 [3] Heimke, G.: Oxidkeramik in der Medizin. Industrie Diamanten Rdsch. 17 (1983) 49 [4] Röttenbacher, R., Willmann, G.: Bearbeitung von Bauteilen aus reaktionsgebundenem SiSiC für den Wärmetauscher eines Sonnenkraftwerkes. Industrie Diamanten Rdsch. 15 (1981) 140 [5] Erz, M., Hennicke, W.: Fügen von Keramik, Grundbegriffe. Science of Ceramics 11 (1981) 15 [6] Fügen von Keramik. Internat. Koll. Baden-Baden, Dez DVS- Bericht, Bd. 66, Dt. Verlag für Schweißtechnik [7] Popper, P.: The joining of industrial ceramics to metals. In (P. Vincenzini, ed.): Energy and Ceramics, S. 569, Elsevier Sci. Publ. Comp., 1980 [8] Mayer, H.: Fügen von Oxidkeramik, cfi/ber. DKG 85 (2008), No. 12, D23 [9] Produktionsnahe Elektrolytentwicklung für Na/S-Batterien. a) G. Heimke, G. Willmann: BMFT-FB-T 79-57, Mai 1978; b) G. Heimke, H. Mayer, A. Reckziegel: BMFT-FB-T , Mai 1982 [10] Salmang, H., Scholze, H.: Keramik, Bd. 2: Keramische Werkstoffe. Springer Verlag, 1983 [11] Handbuch der Keramik, Verlag Schmid GmbH, Freiburg [12] Heuschkel, H., Müche, K.: ABC-Keramik. VEB Verlag für Grundstoffindustrie, 1975 [13] Heuer, A.H. Hobbs, L.W. (ed.): Science and technology of zirconia: Advances in ceramics, Vol. 3. Amer. Ceram. Soc., Columbus, Ohio, 1981 [14] DIN 40680: Keramische Werkstücke für die Elektrotechnik. Teil 1: Allgemeintoleranzen für Maße. Teil 2: Allgemeintoleranzen für Form [15] DIN 40685: VDE-Bestimmungen für keramische Isolierstoffe. Blatt 1: Einteilung, Anforderungen, Typen. Blatt 2: Prüfverfahren. [16] Popper, P.: Industrial Ceramics-Special, Technical or Engineering. Trans. J. Brit. Ceram. Soc. 82 (1982) 187 [17] Altenpohl, D.: Materials in World Perspective. Springer Verlag,

9 FRIATEC Aktiengesellschaft Division Keramik Dipl.-Min. Helmut Mayer Leiter Entwicklung Steinzeugstraße Mannheim Tel: Fax: