Fortgeschrittene CNC-Bearbeitungslösungen für Keramik

Als Material, das in Alltagsgegenständen von Uhren über Messer bis zu Ziegeln und Keramik weit verbreitet ist, kann die Bearbeitung von Keramik eine großartige Möglichkeit sein, das Materialportfolio eines Unternehmens zu erweitern. Obwohl sie traditionell in einem Brennofen hergestellt werden, kann ihre Bearbeitung ein nützliches Unterfangen sein, das Ihrer Werkstatt ein einzigartiges Alleinstellungsmerkmal verleiht.

Als Materialklasse gibt es Keramik in verschiedenen Formen, und ihre Bearbeitung kann knifflig sein. Sie sind jedoch einzigartig in Aussehen und Haptik, haben eine hohe Druckfestigkeit (wenn auch weniger in Zugfestigkeit) und bieten eine solide Basis für verschiedene Produkte.

Bearbeitung von Keramikmaterialien

CNC-Bearbeitung von Keramik kann eine Herausforderung sein, wenn sie bereits gesintert sind. Diese gehärteten, verarbeiteten Keramiken können durchaus problematisch sein, da Trümmer und Brocken herumfliegen. Keramikteile können am effektivsten vor dem endgültigen Sintern bearbeitet werden – entweder in ihrem „grünen“ (nicht gesinterten Pulver-) Kompaktzustand oder in der vorgesinterten „Biskuit“-Form.

Im Allgemeinen können Bearbeitungsmethoden wie Fräsen, Bohren, Drehen auf Keramikteile im vorgesinterten Zustand angewendet werden. In Bezug auf Werkzeuge werden titannitridbeschichtete (TiN) HSS-Werkzeuge, Hartmetallwerkzeuge und polykristalline Diamantwerkzeuge (PKD) bei der Bearbeitung von vorgesinterter Keramik verwendet. Im Biskuitzustand kann der Abtrag, den ein Werkzeug erreichen kann, dem von Werkzeug- und Werkzeugstählen entsprechen.

Beim gesinterten Zustand ist der häufigste Bearbeitungsprozess das Schleifen. Mit Hilfe der Schleifscheibe kann die Maschine eine polierte Oberflächenqualität erreichen. Das Schleifen von Keramik wird am besten mit Flüssigkeitskühlschmierstoff durchgeführt, der den bearbeiteten Bereich schmiert. Für gesinterte Keramik sollten am besten harzgebundene Schleifscheiben mit synthetischem oder natürlichem Diamant unterschiedlicher Korngröße, in Polymerharz gepresst bei unterschiedlichen Konzentrationen, verwendet werden.

Natürlich gibt es viele verschiedene Keramikarten, und sie alle haben ihre eigenen Eigenschaften. Dies sind allgemeine Faustregeln, aber diese Prozesse können variieren.

Keramikarten

Macor

Macor ist eine zerspanbare Glaskeramik, die von Corning Inc. besessen und hergestellt wird. Sie hat diverse Anwendungen in Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und Halbleiterproduktion. Die Verwendung zerspanbarer Glaskeramik ist ein kosteneffizienter Weg, wenn kleinere Stückzahlen produziert werden müssen, aber hohe Werkzeugkosten keine Option sind. Macors kontinuierliche Einsatztemperatur beträgt 800 °C mit einer Spitzenwerttemperatur von 1.000 °C. Seine thermische Ausdehnung entspricht den meisten Metallen und Dichtungsgläsern. Macor ist auch nicht benetzbar, weist Nullporosität auf und verformt sich im Gegensatz zu duktilen Materialien nicht. Zudem ist es ein effektiver Isolator bei hohen Spannungen, verschiedenen Frequenzen und hohen Temperaturen. Es gibt auch in Vakuumumgebungen keine Ausgasung.

Aluminiumoxid (Alumina)

Aluminiumoxid verfügt über gute mechanische und elektrische Eigenschaften, was zu einer breiten Palette von Anwendungen führt. Aluminiumoxid kann in verschiedenen Reinheitsgraden mit Additiven hergestellt werden, die Eigenschaften verbessern. Es kann mit einer Vielzahl von Keramikverarbeitungsmethoden geformt und bearbeitet oder umgeformt werden, um eine Vielzahl von Größen und Formen zu produzieren. Zudem kann es leicht mit Metallen oder anderen Keramiken mittels Metallisierung und Löttechniken verbunden werden.

Aluminiumnitrid

Aluminiumnitrid weist eine geringere thermische Ausdehnung als Aluminiumoxid auf, die der Ausdehnung von Siliciumwafern sehr nahe kommt, und es kann metallisiert werden, was es zu einem idealen Material für Halbleiteranwendungen macht.

Aluminiumsilikat (Lava)

Aluminiumsilikat oder Lava ist ein zerspanbares Keramikmaterial. Es hat eine hohe Einsatztemperatur und ausgezeichnete thermische/elektrische Isoliereigenschaften.

Bornitrid

Bornitrid kann mit Standard-Hartmetallbohrern bearbeitet werden. BN weist hohen elektrischen Widerstand, niedrige Dielektrizitätskonstante und Verlustfaktor, niedrige thermische Ausdehnung, chemische Inertheit und gute thermische Schockbeständigkeit auf. Mit diesen Eigenschaften eignet sich BN als nützliches Material für Vakuumkomponenten, verschiedene elektrische Komponenten und Nuklearanwendungen.

Glas (Pyrex, Vycor und ähnliche Materialien)

Verschiedene Glasarten werden in vielen Anwendungen eingesetzt, wo optische Eigenschaften, hohe thermische Schockbeständigkeit und Isoliereigenschaften erforderlich sind.

Graphit

Als kohlenstoffbasiertes Keramikmaterial kann Graphit in verschiedenen Dichten vorkommen, abhängig von seinem Polymerzustand. Graphit weist auch ausgezeichnete thermische Schock- und chemische Beständigkeit auf, was es zu einem idealen Material für Formen, Ofenboote, Beschichtungsanoden und Lötvorrichtungen macht.

Mullit

Mullit ist ein ausgezeichnetes Strukturmaterial aufgrund seiner hohen Temperaturstabilität, Festigkeit und Kriechbeständigkeit. Es hat eine niedrige Dielektrizitätskonstante und hohe elektrische Isolierfähigkeit. Typische Anwendungen umfassen Ofenmöbel, Ofenmittlerohr, Wärmetauschteile, Wärmedämmteile und Rollen. Obwohl Mullit zerspanbar ist, ist es praktischer, es zu lasern.

Mycalex

Mit mehreren Güteklassen zur Auswahl, die in Festigkeit und Temperaturleistung variieren, ist Mycalex ein hervorragendes zerspanbares Keramikisolatormaterial, das in komplexe Teile gefertigt werden kann. Es wird oft für kleine Teile in Industrieanlagen verwendet.

Quarz

Mit seinen überlegenen thermischen, chemischen und optischen Eigenschaften wird Quarz oft in der Beleuchtungs- und Halbleiterbranche eingesetzt. Am besten bearbeitet man diese mit Diamantwerkzeugen, Schleifen oder Wasserstrahlschneiden. Abrasive Techniken sind weit nützlicher als Schneidtechniken.

Siliziumkarbid

Siliziumkarbid ist bekannt für seine hohe Härte und Abriebfestigkeit. Gängige Anwendungen umfassen: Pumpendichtungen, Ventilkomponenten und verschleißintensive Teile. Trotz der hohen Härtewerte dieses Materials ist es dennoch relativ spröde und kann nur mit Diamantschleiftechniken bearbeitet werden. Typischerweise wird es in einem Acheson-Graphit-Widerstandsofen hergestellt und kann als feines Pulver oder als gebundene Masse gebildet werden, die zerkleinert und gemahlen werden muss, bevor sie als Pulverrohstoff verwendet werden kann.

Steatit

Die Kosten von Steatit sind im Vergleich zu anderen Keramikmaterialien relativ niedrig. Es ist nützlich in Anwendungen, wo Isolierung und Temperaturbeständigkeit ein Anliegen sind.

Zirkonoxid (Zirconia)

Stabilisiertes Zirkonoxid bietet chemische und Korrosionsbeständigkeit bei Temperaturen weit über dem Schmelzpunkt von Aluminiumoxid. Diese Eigenschaften machen es zu einem ziemlich guten Material für Zahnanwendungen und Prothesen. Seine hohe Härte kann die Bearbeitung erschweren, aber es hilft, es bei hohen Schnittgeschwindigkeiten (über 670 m/min) zu verarbeiten. Zirkonoxid-Keramiken haben die Fähigkeit, große Spannungsmengen im Vergleich zu anderen Keramikmaterialien zu absorbieren. Es weist die höchste mechanische Festigkeit und Zähigkeit bei Raumtemperatur auf.

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