Best Practice. Keramikschnecke. Keramische Komponenten zur Verarbeitung stark verschleißender Stoffgemische (Keramikschnecke)

Transkript

1 Schnecken ohne Verschleißschutz. brauchen Keramik Keramische Komponenten zur Verarbeitung stark verschleißender Stoffgemische ()

2 Der Ersatz von metallischen Komponenten durch keramische Bauteile kann zu einer Senkung des Verschleißes von mechanischen Funktionsteilen in Spritzgieß- und Extrudieranlagen führen. Schadensbereich an Absperring Schadensbereich an Schneckenspitze TEMPERATUR KORROSION 10 mm Schadensbereiche einer Schneckenspitze ABRASION 1 mm Korrosionsangriff am Schneckengrund Quelle: ATI 1148d Bayer Spritzgießschnecke nach Verarbeitung eines hochverschleißenden enden Stoffgemisches (Standzeit: 1500 h)

3 Mit Hilfe der neu entwickelten, verschleißfesten keramischen Schnecken und Zylinder können längere Standzeiten sowie geringerer Verschleiß bei der Verarbeitung von hochgefüllten Kunststoffformmassen erzielt werden. Keramische Schnecken und Zylinder

4 Dies führt zur: Verringerung der Prozesskosten Verbesserung der Reproduzierbarkeit und Produktgüte Verschleiß von Keramiken im Vergleich zu konventionellen Stählen. SSiC TZP Al2O3 Nikro CrAlNi7io PA-66 GF Verschleiß [10-3 mm 3 kg -1 ]

5 Keramik-Spitzkopfschnecke Einsatz mit Ton-Masse Bei Lochplatte Ø 17.8 mm: Radialdruck 59 bar, Drehmoment 620 Nm

6 Durchmesser: 80 mm, Länge: 950 mm Verarbeitetes Material: Keramische Formmasse Durchsatz: 12 t ohne nachweisbaren Verschleiß zum Vergleich: Schnecken aus erhärteten Stählen mussten nach ca. 10t Durchsatz ersetzt werden Silikate Korund (fein) 0 Der Verschleiß bei der Extrusion von hochabrasiven Formmassen konnte deutlich reduziert werden. Durch weniger Verschleißpartikel im Endprodukt wurde die Produktqualität gesteigert. TZP Stellit 6 Korund (grob) Titanate

7 n in Spritzgießmaschinen Vorteile: Ökonomische Verarbeitung von Sonderformmassen z. B. auf Basis von SiC max. spez. Spritzdruck: 2490 bar rechn. Hubvolumen: 398 cm 3 Steuerung: Unilog B4 Maschinendaten einer SGM TM 1600 / 1000 B4 : max. Schließkraft: 1600 kn Schneckendurchmesser: 45 mm Schnecken L/D-Verhältnis: 22

8 Im Rahmen des Projektes bearbeitete Fragestellungen: Einsatz von keramischen Komponenten zur Substitution von konventionellen Bauteilen Fertigungstechnische Realisierung keramischer Komponenten Anwendungsnahe Ermittlung der mechanisch technologischen Keramikkennwerte (Berstversuche, Torsionsversuche, Verschleiß) FEM Simulation zur Auslegung der Keramikkomponenten Entwicklung geeigneter Verbindungstechniken (z.b. Drehmomentübertragung)

9 Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Projektträger des BMBF für Produktion und Fertigungstechnologien (PFT) Ansprechpartner: Dr. C. A. Noll H.C. Starck Ceramics GmbH & CO. KG Projektkoordinator: Dr. Gerhard Wötting Battenfeld GmbH Ansprechpartner: Dr. J. Berthold Deutsches Kunststoffinstitut Ansprechpartner: Dr. Michael Rudschuck, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Lehrstuhl und Institut für Keramische Komponenten im Maschinenbau Ansprechpartner: Univ.-Prof. Dr.-Ing. H.R. Maier ECT Extrusion for Ceramic Technology GmbH Ansprechpartner: Frank Händle Hermsdorfer Institut für Technische Keramik e.v. Ansprechpartner: Dr. rer. nat. Georg Winterstein

10 Verteilung der Aufgaben im Verbundprojekt Spritzgießen Extrusion Herstellung von verschleißarmen Spritzgießmaschinen mit keramischen Schnecken und Zylindern Entwicklung und Herstellung von Schnecken und Zylindern aus strukturkeramischen Werk - stoffen Herstellung von verschleißarmen Extrudern mit keramischen Schnecken und Zylindern Herstellung von Trennscheiben aus hochverschleißenden Spritzgießmischungen (Korund, Glasfaser,Harz) Berechnung und Auslegung der keramischen Komponenten Herstellung von Bauteilen aus hochverschleißenden keramischen Massen (Korund, SiC). Charakter - isierung von Verschleiß und Korrosion beim Extrudieren Charakterisierung von Verschleiß und Korrosion bei Spritzgießen und Extrusion

11 Kontakt: Deutsches Kunststoff-Institut Dr. Michael Rudschuck Schlossgartenstr. 6 D Darmstadt Tel.: 06151/ Fax.: 06151/ mrudschuck@dki.tu-darmstadt.de