Leonhardt: 2K-Spritzgieß-Technologie für Hochleistungskeramiken

12.10.2021

Mit dem Institut für Fertigungstechnologie keramischer Bauteile (IFKB) der Universität Stuttgart hat Leonhardt eine 2K-Spritzgieß-Technologie entwickelt, die stoffschlüssige Verbindungen zwischen unterschiedlichen Keramiken ermöglicht. (Foto: Leonhardt)

Mit dem Institut für Fertigungstechnologie keramischer Bauteile (IFKB) der Universität Stuttgart hat Leonhardt eine 2K-Spritzgieß-Technologie entwickelt, die stoffschlüssige Verbindungen zwischen unterschiedlichen Keramiken ermöglicht. (Foto: Leonhardt)

Über ein gemeinsames Projekt mit dem Institut für Fertigungstechnologie keramischer Bauteile (IFKB) der Universität Stuttgart, bei dem eine 2K-Spritzgieß-Technologie entwickelt wurde, die stoffschlüssige Verbindungen zwischen unterschiedlichen Keramiken ermöglicht, informiert der Werkzeug- und Formenbauer Leonhardt e. K., Hochdorf, auf der Fakuma 2021. Besondere Herausforderung dabei ist, die Keramiken mit ihrem unterschiedlichen Sinterverhalten so zu konditionieren, dass sie bei der thermischen Behandlung synchron schwinden und einen festen Verbund eingehen.

Dafür ist es erforderlich, passgenaue Sinteradditive zu finden, das Werkzeug präzise zu berechnen und zu bauen und die Fertigungstechnologie anzupassen. Mit dem neuartigen Verfahren ist es beispielsweise möglich, eine Strukturkeramik mit hoher Temperaturfestigkeit und eine elektrisch leitfähige Funktionskeramik für Anwendungen in der Hochfrequenzchirurgie stoffschlüssig miteinander zu verbinden. „Die 2K-Bauteile vereinen die Eigenschaften beider Ausgangsmaterialien, verhindern das Eindringen von Bakterien und lassen sich aufgrund der ausgezeichneten Wärme-, Säure- und Abrasionsbeständigkeit problemlos desinfizieren“, erläutert Firmeninhaber Wolfgang Leonhardt.

Das Werkzeug- und Formenbauunternehmen ist bekannt für sein hohes Innovationspotenzial und viele auch international beachtete Entwicklungen rund um das Spritzgießen. Dazu gehören Werkzeugeinsätze für die Verarbeitung abrasiver Materialien ebenso wie neue Werkstoffe und technologische Prozessabläufe. Nicht nur für Polymerwerkstoffe und Metalle, sondern auch für Keramiken, wie die jüngste Entwicklung zeigt. Das Spritzgießen ist bekanntlich ein sehr wirtschaftliches Verfahren zur großtechnischen Herstellung von Produkten aus unterschiedlichsten Werkstoffen.

Bei einigen Materialien hingegen, die aufgrund ihres Eigenschaftsprofil für bestimmte Anwendungen optimal geeignet wären, sind zunächst einige Hürden zu überwinden. Dazu gehört u. a. das Spritzen dünnwandiger Bauteile aus Wolfram, beispielsweise von Kollimatoren für Computertomographen. „Um dünnwandige Wolframteile im MIM-Verfahren herstellen zu können, musste zunächst ein Bindemittel entwickelt werden, mit dem das Wolframpulver fließ- und damit spritzfähig wird“, erläutert Leonhardt. Nach vielen Versuchen stellt sich ein Compound aus Wolfram und PEEK als am besten geeignet heraus. Die Technologie hat sich das Unternehmen patentieren lassen und ist derzeit der einzige Anbieter, der Wolfram auf diese Art verarbeiten kann.

Auch bei elektrisch leitfähiger Hochleistungskeramik hat das Unternehmen Pionierarbeit geleistet. Gemeinsam mit Partnern hat es in den 2000er Jahren die erodierbare Hochleistungskeramik Dimacer entwickelt, die sowohl elektrisch leitfähig als auch verschleißfest ist. „Heute fertigt unser Schwesterunternehmen Leroxid daraus Einsätze, die die Standzeit von Spritzgießwerkzeugen für die Verarbeitung abrasiver Werkstoffe um ein Vielfaches verlängern“, so Leonhardt. „Außerdem Bauteile von Mikro bis Makro, die dauerhaft höchsten thermischen, mechanischen, tribologischen und chemischen Belastungen standhalten.“

Ein weiteres Standbein von Leonhardt ist die Mikrobearbeitung. Eindrucksvolles Beispiel dafür ist das Cover für die sogenannte Goldbibel, für das lediglich ein Blatt Papier mit einer Handskizze als Grundlage vorlag. Neben den handwerklichen Fertigkeiten war viel künstlerisches Einfühlungsvermögen gefragt – das Ergebnis spricht für sich. Ganz wichtig für die Qualität von Bauteilen ist eine hohe Oberflächengüte des Spritzgießwerkzeugs. Leonhardt ist in der Lage, mittels Poliererodieren eine Oberflächenrauheit von 0,05 µm zu erzielen.

Die gleichen oder noch bessere Werte werden mit Glanzfräsen realisiert. „Auf einer Fläche in der Größe einer A4-Seite erreichen wir in der Diagonalen eine Ebenheit von zwei Mikrometer“, berichtet Leonhardt. Mit diesen Oberflächenqualitäten sind optische Linsen und Reflektoren sowie Bauteile für medizinische Geräte prozesssicher und nacharbeitsfrei herstellbar.

Oberstes Prinzip ist, zuverlässige Qualität und Wirtschaftlichkeit für die Serienproduktion zu garantieren. Dafür wird die gesamte Wertschöpfungskette in den Blick genommen: Von der Konzeption und der Konstruktion von Werkzeug und Bauteil über den Werkzeugbau und die technologische Prozessoptimierung bis hin zur Abmusterung sowie der Fertigung von Vor- und Kleinserien werden alle Schritte im eigenen Haus umgesetzt.

www.leonhardt-gravuren.de

© Kunststoff-Profi Verlag GmbH & Co. KG, Bad Homburg

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