Innovative Werkstoffe für innovative Automobile. Inspiration Hochleistungskeramik

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1 Innovative Werkstoffe für innovative Automobile Inspiration Hochleistungskeramik T H E C E R A M I C E X P E R T S

2 Hochleistungskeramik: Multitalente für anspruchsvolle Aufgaben Mit einzigartigen Materialeigenschaften ist Hochleistungskeramik von CeramTec einer der leistungsfähigsten Werkstoffe unserer Zeit. Unverzichtbar für mehr Leistung, Sicherheit, Zuverlässigkeit und Umweltverträglichkeit in einer Vielzahl von Anwendungen des täglichen Lebens. Überall können mit keramischen Hochleistungswerkstoffen innovative Zukunftslösungen realisiert werden, die wegweisende Fortschritte bringen. Im Fahrzeug- und Automobilbau, in der Elektronik, Energie- und Umwelttechnik, im Geräte- und Maschinenbau sowie in der Medizintechnik. Kühlend Elektrisch isolierend Thermisch isolierend Transparent Hitzeresistent Reibungsarm Chemisch resistent Stoßfest Thermisch leitend Verschleißfest Zuverlässig Leicht Sicher 2

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4 Der Werkstoff, der den Automobilbau weiterbringt 4

5 Fortschritt noch effizienter mit Hochleistungskeramik Die Herausforderungen für internationale Automobilhersteller und Zulieferer steigen: Emissionen und Kraftstoffverbrauch müssen gesenkt, alternative Antriebe weiterentwickelt werden. Umweltschutz, Leichtbau, Hybridisierung und Elektrifizierung, Vernetzung der Fahrzeugelektronik und -kommunikation, Sicherheitstechnik, modulare Fahrzeugkonzepte und beschleunigte Entwicklungszyklen verlangen innovative Werkstoffe, die extreme Anforderungen erfüllen und außergewöhnliche Eigenschaften bieten. Von Entwicklern, Komponentenherstellern und Zulieferern wird Höchstleistung erwartet. Mit innovativer Hochleistungskeramik leistet CeramTec entscheidende Beiträge für den automobilen Fortschritt: zur Erhöhung der Sicherheit, Langlebigkeit und Wirtschaftlichkeit, des Komforts und Umweltschutzes von Fahrzeugen. Und für mehr Effizienz und Produktivität in deren Fertigungsprozessen. Technische Keramiken sind in ihrer Funktionalität und ihrem maßgeschneiderten Eigenschaftsprofil einzigartig und ermöglichen die Integration visionärer Konzepte in die Serienfertigung. Nutzen Sie unser umfassendes Know-how als Systempartner. Entwickeln Sie Zukunft mit CeramTec. 5

6 Innovative Hochleistungskeramik im Hochleistungskeramik Automobilbau im Automobilbau Keramische Folien CeramTape zur Herstellung von Hybriden in elektronischen Steuerungselementen und Lambdasonden Gießkerne für den Kolben- und Feinguss Piezokeramischer Ring als Signalgeber im Klopfsensor Ventilplättchen im Common-Rail-Einspritzsystem Gleitringe in der Kühlwasserpumpe Cyrol Keramische Rollen für Nockenwellen Aktor-Technologie sowie Piezokeramische Folien in Einspritzsystemen Gelaserte Substrate als Hybridschaltungsträger für Steuergeräte (z.b. Getriebesteuerung) und Isolationskeramik in PTC-Hochvolt-Heizern Integrierte Membranen für Drucksensoren in Bremsregelsystemen und Getriebesteuerungen Preforms als Formteile zur Material verstärkung und zum Leichtbau im Motorenbereich Schaltfunkenstrecke für das Xenonlicht Sockel und Isolierröhrchen für die Halogen- und Xenon lichttechnik sowie für Stand heizungen Piezokeramische Elemente im Ölstands- und Harnstofftanksensor Keramische Lagerungen für Abgasklappen und -regelventile Cyrol Keramische Rollen für Wälzlager Die Größenverhältnisse der Produkte entsprechen nicht der Realität. 6

7 CeramCool für Batteriethermomanagement, Spannungs wandler, Antriebssteuerung und Bremsenergierückgewinnung Widerstandstragkörper für Widerstände in elektronischen Schaltungen Spulenkörper für Spulen auf elektronischen Schaltungen Schweißzentrierstifte und -gasdüsen für MAG-Schweißen im Karosseriebau Seitenplatte in der Kraftstoffpumpe CeramCool für die Xenon-, LED- und Laser-Lichttechnologie Luftultraschallwandler für Innenraumüberwachung und Einparkhilfe Steigrohre und Düsen zum Gießen von Motor- und Fahr werkskomponenten sowie Felgen aus Aluminium Steuerscheibe im ABS-Modulator Perlucor Transparente Keramik als Schutzund Designelement Schutzkeramik-Platten für Fahrzeugpanzerungen Isolationsbauteile in der Lambdasonde Dichtbauteile in der Lambdasonde Isolierringe im Bremssattel Werkzeugsysteme und Schneidstoffe SPK aus Keramik und PCBN für Bauteile aus Gußeisen und gehärteten Stählen Poröse Zellen für das Verchromen 11

8 Für langlebigere Bauteile Langes Leben bei extremen Belastungen In den Bereichen Motor, Antriebsstrang, im Abgassystem und Fahrwerk sind Komponenten höchsten Belastungen und vielfältigen Einflüssen durch extreme Drücke, Temperaturschwankungen, Spritzwasser und Erschütterungen ausgesetzt. Das ideale Einsatzfeld für Hochleistungskeramik. Sie ist sehr leicht, extrem hitzebeständig, verschleißfest, korrosionsbeständig und thermisch/elektrisch isolierend. Mit höchster Zuverlässigkeit erfüllt sie zentrale Aufgaben, wo herkömmliche Werkstoffe versagen. Im Motorbereich sorgen hitzebeständige Keramikteile z. B. Gleitringe, Lager, Platten, Steuerscheiben, Dichtungen, Ventilkomponenten, Stützkörper im Kurbelwellengehäuse, Komponenten für Kraftstoff-/Wasserpumpen und Abgasregelventile für höhere Wirkungsgrade, sichere Funktion, weniger Reibung und Verschleiß sowie für reduzierte Schadstoff- und Geräuschemissionen. Im Bremssattel sorgt Hochleistungskeramik für höhere Sicherheit. Cyrol Lagerrollen eröffnen neue Möglichkeiten für den Leichtbau in Wälzlagern oder kommen in der Nockenwelle zum Einsatz. 7

9 Für verlässlichere Elektronik-Funktionen Signale sicher steuern und fürs richtige Licht sorgen Der Fahrzeugbau ist im Wandel. E-Mobility und die komplexe Vernetzung der Fahrzeugtechnik verlangen integrierte Elektronik-Lösungen. Airbags müssen ebenso zuverlässig funktionieren wie elektronisch angesteuerte hydraulische oder mechanische Fahrzeugteile. Selbst unter starken thermischen und elektrischen Beanspruchungen und in Grenzbereichen des Fahrens erfüllt Hochleistungskeramik die Aufgaben mit höchster Sicherheit. Piezokeramische Sensoren übernehmen wichtige Mess- und Steuerfunktionen in allen Bereichen des Fahrzeugs. Sie arbeiten als Fühler für elektronische Steuerungen und versorgen diese mit Informationen über Motorlaufruhe, Lage und Richtungsänderungen des Fahrzeugs. Piezokeramische Aktoren sind in Einspritzsystemen nicht wegzudenken. Elektronische Komponenten auf Basis keramischer Substrate reagieren auf diese Informationen und regeln das Motormanagement, das Automatikgetriebe, Sicherheitssysteme, wie ABS und ASR, und lösen im Bedarfsfall den Airbag aus. Mehr Licht, mehr Sicherheit Halogen-, Xenon- oder LED- Lichtsysteme mit keramischen Komponenten verbessern deutlich die Sicht. Hochleistungskeramik sorgt für optimiertes Wärmemanagement und hält extremen Belastungen stand. Und auch in Brennstoffzellen sind maßgeschneiderte Keramik-Komponenten im Einsatz. 8

10 Für innovativere Leichtbau-Lösungen Mit Leichtigkeit viel aushalten Keramische Werkstoffe sind leicht und extrem belastbar. Sie eröffnen Ingenieuren und Designern neue Perspektiven für Leichtbau-, Design- und Schutzanwendungen. Zum Beispiel kommen im Leichtbau zur Gewichts-, Verbrauchs- und Emissionsreduzierung Metall-Keramik-Verbundwerkstoffe (MMC) zum Einsatz. Leichtmetalle können gezielt partiell mit keramischen Partikeln verstärkt werden, um hohen tribologischen, mechanischen und/oder thermischen Belastungen standzuhalten, z.b. in Zylinderlaufflächen, Kolben, Bremsen oder Lagern. Die transparente Hochleistungskeramik Perlucor erschließt neue Anwendungs- und Design- Möglichkeiten. Im Fahrzeuginterieur als hochwertiger Werkstoff für Schmuck- und Intarsienelemente. Bei Sicherheits-Schutzscheiben und Beleuchtungselementen sorgen Perlucor Laminate für klare Sicht in hoch beanspruchten Umgebungen (z.b. Sandabrieb bei Scheiben und Scheinwerfern). Hohe Transparenz, Härte, Festigkeit, thermische sowie chemische Beständigkeit und rund 30% Gewichtseinsparung gegenüber herkömmlichen Sicherheitsgläsern zeichnen Perlucor im ballistischen Schutz aus. Keramik-Polymer-Kompositpanzerungen bieten bei Fahrzeugen enorme Gewichts- und Volumenvorteile, die in Bezug auf Mobilität, Zuladung und Instandhaltung eine wesentliche Rolle spielen. 9

11 Für effizientere Produktionsprozesse Höhere Taktzahl, mehr Effizienz und Sicherheit Mehr Geschwindigkeit, Präzision und bessere Qualität: Durch innovative Werkstoffe und Werkzeuglösungen lässt sich bei Schweiß-, Umform-, Gieß- und Zerspanungsprozessen im Fahrzeugbau ein Wettbewerbsvorsprung herausfahren. Das SPK -Werkzeugprogramm mit Schneidstoffen aus Keramik und PCBN sowie individuellen Werkzeugsystemen ermöglicht eine Optimierung der Prozesssicherheit, Effizienz, Fertigungszeiten und -kosten. Für Produkte mit höchster Präzision und perfekt abgestimmten Oberflächengüten. Automobilhersteller und -zulieferer weltweit nutzen diesen Produktivitätsgewinn. Zum Beispiel bei der Herstellung von Motoren-, Bremsen-, Getriebe-, Kupplungs- und Antriebskomponenten. Im Schweißprozess hält Siliziumnitrid hohen Belastungen stand, minimiert den Verschleiß und erhöht die Standzeit bei Gasdüsen und Zentrierstiften. In der Gießereitechnik bewältigt Hochleistungskeramik anspruchsvolle Bedingungen, wie aggressive Schmelzen, Höchsttemperaturen von C und Temperaturunterschiede von mehreren Hundert Grad als Schutz- und Dosierrohre oder auch als Gießkerne. Auch im Verchrom-Prozess hält Technische Keramik den rauen Umgebungsbedingungen stand. 10

12 Spezielle Keramik-Werkstoffe für höchste Anforderungen Aluminiumoxid Der wichtigste oxidkeramische Werkstoff in verschiedenen Reinheitsgraden. CeramTec bietet Werkstofftypen mit niedriger Dichte, geringem Gewicht und unterschiedlichen Eigenschaftskombinationen: Hohe mechanische Festigkeit Hohe Wärmeleitfähigkeit Hohe Korrosionsfestigkeit Gute Gleiteigenschaften Sehr gute elektrische Isolation Zirkonoxid Je nach Kristallstruktur pseudoelastisch unter mechanischer Spannung: für extrem hohe Bauteilfestigkeiten und stark beanspruchte Bauteile, z.b. bei Verschleißanwendungen und höheren Temperaturen. Außergewöhnliche Bruchzähigkeit Hohe Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit Hervorragendes tribologisches Verhalten Niedrige Wärmeleitfähigkeit Siliziumnitrid Ideal für die Herstellung mechanisch belasteter Bauteile und für motorspezifische Anwendungen, auch bei höheren Temperaturen. Neben dem geringen Gewicht verfügen Siliziumnitrid-Werkstoffe über hervorragende Eigenschaften: Extrem hohe Festigkeit Hohe Risszähigkeit Hervorragende Verschleißfestigkeit Hohe Wärmeleitfähigkeit Thermoschockbeständigkeit Siliziumkarbid Extrem leicht, für die Herstellung von Bauteilen zur Reduzierung der Massenkräfte bei hohen Drehzahlen. Sehr große Härte Exzellente Korrosionsbeständigkeit auch bei sehr hohen Anwendungstemperaturen Thermoschockbeständigkeit Sehr hohe Wärmeleitfähigkeit (höher als Stahl) Hohe Verschleißfestigkeit und sehr gute Gleiteigenschaften Aluminiumnitrid Eignet sich u. a. als Substrat für den Halbleiterbau und die Leistungselektronik, als elektrischer Isolationswerkstoff in der Mikroelektronik, als Resonatorwerkstoff in der Aluminiummetallurgie und in der Lasertechnik oder als Wärmetauscher. Sehr hohe Wärmeleitfähigkeit Hohes elektrisches Isolationsvermögen Günstige Temperaturwechselbeständigkeit Gute Metallisierbarkeit Geringe Wärmedehnung 12

13 Das komplexe Zusammenspiel unterschiedlichster Komponenten und Bauteile in der Fahrzeugtechnik erfordert Keramik- Werkstoffe, die präzise und zuverlässig höchste Anforderungen erfüllen mit exakt auf die Anwendung zugeschnittenem Eigenschaftsprofil. Auf Basis einer breiten Werkstoff-Palette bietet die CeramTec mit individuellen Eigenschaftskombinationen für jede Anforderung in der Fahrzeugindustrie den maßgeschneiderten Hochleistungskeramik-Werkstoff für die optimale Lösung. Transparente Keramik Neuentwickelter transparenter Werkstoff für Schutz- und Designanwendungen. Hohe Permittivität und Dünnschichttechnologie (<500 µm für Touchscreens) Sehr hohe Härte und Festigkeit, 3- bis 4-mal höher als Glas Ausgezeichnete Kratz- und Verschleißbeständigkeit kann nur von Diamant oder Rubin zerkratzt werden Exzellente Korrosionsbeständigkeit gegen Säuren und Laugen Hohe Transparenz, mit Coating bis 96% Hohe Oberflächenqualität und Brillanz Aluminiumtitanat Dieser Werkstoff dehnt sich auch bei hohen Temperaturen nicht aus. Bauteile aus Aluminiumtitanat können selbst abrupte Temperaturwechsel von mehreren Hundert Grad beschädigungsfrei überstehen, z.b. in der Gießereitechnik und Schmelzmetallurgie. Hervorragende Thermoschockbeständigkeit Hohe Wärmeisolation Niedriges Elastizitätsmodul Gute chemische Resistenz Piezokeramik Die Funktionskeramik steht in der Automobiltechnik bei vielen Entwicklungen und Anwendungen (wie Sensoren und Aktoren) im Mittelpunkt. Piezokeramische Bauteile setzen bei mechanischer Deformation durch Druck, Dehnung oder Beschleunigung elektrische Ladung frei. Und umgekehrt wandeln sie elektrische Signale in mechanische Bewegung oder Schwingungen um. Ihre Formgebung ist sehr flexibel. Metall-Keramik- Verbundstoffe Metal Matrix Composites (MMC): Hochleistungskeramik verstärkt Leichtmetallbauteile an den Stellen, die am stärksten tribologisch, mechanisch oder thermisch belastet werden. Großserien-Beispiel: MMC wurde verbaut in den Zylinderlaufflächen im Porsche Boxster und 911. Die Idealkombination aus Leichtigkeit plus Beständigkeit der Keramik eröffnet Entwicklern und Konstrukteuren neue Perspektiven im Leichtbau. Silikatkeramik Durch ihre günstigen Verarbeitungsbedingungen ermöglicht sie sehr wirtschaftliche Lösungen im Bereich der Elektro- und Thermotechnik. Ihre Eigenschaften: Ausgezeichnetes elektrisches und thermisches Isolationsvermögen Hohe Temperaturwechselbeständigkeit Minimale bzw. definierte Wärmeausdehnung Mechanische Festigkeit Optimale Porosität Korrosionsbeständigkeit 13

14 Realisieren Sie neue Entwicklungen mit den Keramik-Spezialisten 14

15 Wir sind weltweit für Sie da Für die globalen Herausforderungen der Fahrzeugindustrie und ihrer Zulieferer sind wir als Systempartner mit umfassender Keramik-Kompetenz weltweit für Sie da. Von der Forschungs- und Entwicklungsarbeit bis zur Realisierung intelligenter Systemlösungen in enger Abstimmung mit Ihren Entwicklungs- und Projektteams. Unser spezifisches Werkstoff-, Fertigungs- und Integrations-Know-how und die langjährige Zusammenarbeit mit internationalen Automotive-Partnern sichern Ihnen kompromisslose Qualität zertifiziert nach ISO TS und nach den neuesten internationalen Normen. Auf dem Weg zu neuen Anwendungen eröffnen unsere innovativen Lösungen aus keramischen Hochleistungswerkstoffen Konstrukteuren und Entwicklern ungeahnte Möglichkeiten. Sprechen Sie mit uns. CeramTec Hochleistungskeramik erschließt neue Dimensionen für die Mobilität der Zukunft. 15

16 T H E C E R A M I C E X P E R T S CeramTec GmbH CeramTec-Platz Plochingen, Germany Telefon: Fax: info@ceramtec.de Die oben erwähnten Messwerte wurden für Prüfmuster ermittelt und gelten als Standardwerte. Die Werte wurden auf Grundlage von DIN-/DIN-VDE-Standards und, wenn diese nicht verfügbar waren, auf Grundlage von CeramTec-Standards ermittelt. Die angegebenen Werte dürfen nicht auf beliebige Formate, Komponenten oder Teile übertragen werden, die abweichende Oberflächenqualitäten aufweisen. Sie stellen keine Garantie für bestimmte Eigenschaften dar. Das Recht auf technische Änderungen behalten wir uns ausdrücklich vor. CA DE L&C Printed in Germany