Die Lösung 

• geeigneter Werkstoff   –>    speziell angepasste Kunststoffmischung
• geeignetes Verfahren  –>    3D Druck
• Designfreiheit              –>    CAD Konstruktion + 3D Drucker

Diese Kombination erlaubt uns die Vorrichtungs, Spann u – Stützhilfsmittel via CAD endkonturnah zu gestalten und direkt und schnell über den 3D Drucker Wirklichkeit werden zu lassen. Selbst innenliegende Hohlräume und Kanäle für unsere Vakuumtische sind kein Problem mehr. Somit können wir die Produktivität in diesem Segment steigern. Durch die bedarfsgerechte Gestaltungsmöglichkeit können wir nachhaltig und platzsparend arbeiten. Verantwortlich für die Umsetzung bei uns im Haus, ist     Robert Dressel.

Um unseren Kunden möglichst früh Bauteile aus einem seriennahem Prozess zu liefern, entwickelte die Firma FCTI in Zusammenarbeit mit der Firma TOOL PERFORMANCE ein modular aufgebautes Spritzgusswerkzeug für keramische Massen. Unter Beibehaltung der eigentlichen Werkzeugstruktur werden bauteilspezifische, wechselbare Einsätze verwendet. Dies senkt die Werkzeugkosten und reduziert die Lieferzeit der fertigen Keramikbauteile enorm. Auch kleine Stückzahlen, welche bis jetzt durch ein mechanisches Herstellverfahren teils aufwendig und teuer hergestellt werden mussten, lassen sich nun kostengünstig im keramischen Spritzguss (CIM) herstellen. Die dann noch notwendigen mechanischen Arbeitsschritte werden auf ein Minimum reduziert. Weiterhin sind die CIM Bauteile Endkonturnah, was uns einen nachhaltigen Umgang mit den Resourcen ermöglicht. Die additiven Herstellungsverfahren bei Hochleistungskeramiken entwickeln sich zwar weiter – bei oxidischen Keramiken gibt es auch durchaus vorzeigbare Ergebnisse, aber im nichtoxidischen Bereich sind die erreichbaren Festigkeiten noch sehr weit von dem entfernt, was unsere Keramiken leisten müssen. Genau an dieser Stelle setzen wir mit unserem modular aufgebauten Spritzgusswerkzeug an. In kürzester Zeit war die erste Modulgruppe praktisch vergriffen. Bei einer Modulgruppe sprechen wir von einem Werkzeug mit bis zu sechs wechselbaren Formeinsätzen. Natürlich lässt sich dieses Verfahren 1:1 auf oxidische Massen anwenden.

Signifikante Merkmale – Modulares Serienwerkzeug (CIM):

• Vakuumentlüftungssystem
• Hochsegmentierter & modularer Aufbau (alle Formbereiche und Platten leicht tauschbar)
• Produktion verschiedener Spritzlinge mit unterschiedlichen Massen möglich
• Geringe bis hohe Stückzahlen möglich
• CIM Spritzlinge bis zu einer Größe von 220mm x 240mm produzierbar
• Drehbare Sechskantdüse (jede Kavität einzeln ansteuerbar)
• Instandhaltung- und montagefreundlich, da sämtliche Einzelkomponenten unabhängig voneinander wechselbar
• Werkzeugkonzept & Anfertigungsstrategien auf maximale Präzision abgestimmt
• Innovatives Zentrierungskonzept: schwimmende Lagerung der Formteile (keine konische Abstimmung notwendig)
• Hochsegmentierte Formeinsatz Gestaltung, ermöglicht die Verwendung von Hochleistungswerkstoffen
• Berücksichtigung von Werkstoffpaarungen (Gleiteigenschaften)
• Verwendung verschiedener Wärmebehandlungen (u.a. zur Verschleißminderung)
• Externe Temperierung ohne Gummidichtungen

  https://www.fcti.de/index.php

  https://toolperformance.de/

  Somit bieten wir unseren Kunden maximale Flexibilität, kurze Lieferzeiten, Reproduzierbarkeit und einen deutlichen Kostenvorteil.

Die Firma FCTI steigt in die Verarbeitung von LTCC ein. LTCC Keramiken nehmen in der Industrialisierung einen immer höheren Stellenwert ein und geben uns die Möglichkeit unser Produktportfolio weiter auszubauen. Neben den klassischen Produkten in der Ingenieurkeramik, für die wir bekannt sind und geschätzt werden, versuchen wir uns ständig an den neuen Bedarfen und Entwicklungen am Markt zu orientieren. Hier sind die LTCC Keramiken und dessen finale Formgebung ein weiteres Thema bei der FCTI. Auf Grund des umfangreichen Now How, bezüglich Keramiken wie Si3N4, ZrO2, Al2O3, SIC und einer umfangreichen Palette an Sonderwerkstoffen bieten sich LTCC Keramiken geradezu an, dass Produktspektrum zu erweitern. Im ersten Schritt werden wir uns auf die finale Formgebung der Grünteile und der bereits gesinterten Halbzeuge konzentrieren. Hier wurden wie bereits beschrieben Maschinen, Werkzeuge und Personal qualifiziert. Durch die Flexibilität unserer Fertigung, können wir kleine und mittlere Stückzahlen, aber auch große Mengen abdecken. Durch speziell entwickelte Aufnahmevorrichtung lassen sich die Bauteile spannungsfrei aufnehmen und spezielle Optiken messen die Bauteile ein. Einen großen Vorteil biete die dadurch gewonnene Bearbeitungsfreiheit.  Somit können wir eine sehr hohe Positionsgenauigkeit zu innenliegenden Elektronik herstellen. Durch die eigens entwickelten Absauganlagen lassen sich die Stäube sortenrein auffangen und können dem Herstellungsprozess wieder zugeführt werden. Somit gehen wir nachhaltig und sparsam mir den Ressourcen um.

Auch in der Pumpenindustrie hält die Hochleistungskeramik mehr und mehr Einzug.

Gerade bei schwerbeherrschbaren Medien, wie flüssiges Aluminium, kann die Vollkeramische Pumpe ihre Vorteile ausspielen. Die Pumpe ist komplett aus Keramik hergestellt und enthält keine Fremdmaterialien. Somit sind feuerfeste Auskleidungen von etwaigen Metallrohren überflüssig.
Die schmelzeführenden Teile sind individuell beheizbar. Aufgrund der speziellen Anordnung haben die Heizleiter keinen direkten Kontakt zu den heißen Medien. Das Pumpensystem kann somit vor dem Eintauchen in die Schmelze temperiert werden. Da die Antriebseinheit durch ein eigens entwickeltes Konzept komplett gegen thermische Einflüsse entkoppelt ist, sind Schädigungen des Motors und der Elektronik nicht zu erwarten. Die Pumpe ist stufenlos regelbar und kann im Rahmen ihres Betriebsbereiches, bedarfsgerecht betrieben werden. Ein Überlastschutz des Antriebes mittels variabler Drehmomenteinstellung ist standartmäßig implementiert. Eine Umkehr der Drehrichtung ist geplant, somit kann das System schneller und rückstandfreier entleert werden. Der Anteil des rückständigen Materials wird somit deutlich reduziert. Aufgrund seiner überragenden Materialeigenschaften lässt sich die Keramikpumpe nahezu verschleißfrei betreiben. Zusätzliche Funktionalitäten, wie ein Gestell zum Abstellen und Transport vor- und nach dem Pumpen, lassen sich problemlos adaptieren.

       Das kann unsere Keramik

• geringe Adhäsionsneigung gegenüber NE- + Aluminiumschmelzen
• äußerste Verschleiß-, Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit
• hohe Festigkeit, gepaart mit hoher Bruchzähigkeit
• sehr hohe Steifigkeit bei niedriger Dichte (ca. 40 % von Stahl)
• extrem gute Thermoschockbeständigkeit
• Erhöhung der Standzeit im Einsatz
• hält besonders hohe chemische, thermische oder mechanische Belastungen aus
• keinerlei Tieftemperaturversprödung
• sehr kleiner Wärmeausdehnungskoeffizient /geringe thermische Ausdehnung
• hohe Dauerfestigkeit / Langzeitstabilität

Besuchen sie uns auf der GIFA und überzeugen sie sich selbst.

Halle 10 Stand E04

Die Aufgabenstellung war es eine Alternative zu einem DLC beschichteten Stahlteil zu finden. Im Vordergrund stand, bessere Performance, bei geringerem Preis und voller Austauschbarkeit.

Was verstehen wir unter besserer Performance:

1. hohe Verschleißfestigkeit
2. homogenes Gefüge
3. keine Schichtaufbauprobleme
4. geringes Gewicht
5. hohe Maßhaltigkeit
6. stabiler Prozess
7. schlanker Prozess
8. Unempfindlichkeit gegen alle bekannten Medien
9. Reibleistungsverringerung
10. bessere tribologische Eigenschaften und somit Energieeinsparung

Aus diesem Anforderungsprofil heraus begann bereits Anfang 2013 die Suche zusammen mit dem Kunden nach alternativen Werkstoffen.

Es wurden verschiedene Materialien und Kombinationen untersucht und bewertet, u.a. Metalle, hoch gefüllte Kunstoffen bis hin zur technischer Keramik.

Es zeigte sich im Rahmen des Brainstormings eine Tendenz zu Hochleistungskeramiken. Grundsätzlich gib es für uns zwei grobe Einteilungen, die am Beginn unserer Untersuchungen standen (Oxide und Nichtoxide). Wir haben uns auf Grund der deutlich besseren Eigenschaften für Si₃N₄ entschieden, um auch entsprechende Sicherheitsreserven zu schaffen.

Nun kann man, schaut man sich die klassischen Anwendung an, die Werkstoffe nicht unbedingt miteinander vergleichen, weder im Herstellprozess noch mit den damit verbunden Kosten, aber bei Neuentwicklungen insbesondere bei der Werkstoffentwicklung lassen sich so die Grenzen ausloten. Nun reicht es natürlich nicht nur den optimalen Werkstoff zu finden, es braucht den entsprechenden Prozess mit dem man automotivkonform produzieren kann und.

Was bedeutet:

1. hohe Stückzahlen
2. stabiler Prozess
3. Rückverfolgbarkeit
4. Qualitätsmechanismen
5. Flexibilität
6. kostengünstig

Die Entwicklung eines Prozesses, der ohne große Nacharbeit die entsprechenden Toleranzen nach dem Sintern prozesssicher und großserientauglich  abbilden kann, war das oberste Ziel.

Nach verschiedenen Abstimmungsrunden zeigte sich doch recht früh, dass ein Spritzgussprozess (CIM) für den Grünling doch mehr Vorteile bei diesem Anwendungsfall bietet. Besonders positiv zeigte sich der Prozess bezüglich der Freiheiten bei der Formgestaltung und Konturtreue. Auch das Handling vor der Sinterung wurde hinsichtlich Prozessstabilität positiv bewertet, da dieses Material im Grünzustand auf Grund des Binders doch sehr robust in der Weiterverarbeitung ist.

Bei der geometrischen Gestaltung des Bauteils sollte man von einem nicht keramischen Bauteil auf keinen Fall 1:1 auf Keramik umstellen, da es doch meistens keramikspezifische Anpassungen geben muss. Doch in unserem Fall war das für das Spritzgussteil nicht notwendig, was natürlich ein absolut bedeutsamer Vorteil war.

Nach positivem Abschluss diverser Testreihe hat sich der Kunde entschieden ein Hilfswerkzeug zu beauftragen, um die Erprobung auf breitere Füße zu stellen und das mit einer möglichst seriennahen Kontur und Prozess. Ein umfangreiches Prüfprogramm wurde aufgesetzt und über 16 Monate abgefahren. Zielstellung war es die kundenspezifischen Normen auf die Testreihe zu übertragen. Die Testreihe bestand im Wesentlichen aus: Dauerläufern, Verschmutzungstests, Klimawechseltests, Shakertests und diversen Funktions- und Auslagerungstests. Bis zu diesem Zeitpunkt wurden die Teile ausschließlich auf Komponentenebene getestet. Im Anschluss daran wurde das Testfeld erweitert und Fahrzeuge beim Endkunden mit keramischen Gleitschuhen ausgerüstet und erfolgreich beim OEM getestet. Der erste Serienanlauf war 2016/2017.

Ein wichtiger Punkt für die erfolgreiche Einführung dieses Bauteils ist auch die Werkstoff- und Prozessentwicklung. Angefangen von der Feedstock- Herstellung über die Plastifizierung, Endbinder- und Sinterprozess, Gleitschleifen und abschließend Flachschleifen können wir auf eine sehr hohes Maß an Erfahrung setzen.

Bis heute wurden mehr als 3 Mio. Teile ausgeliefert.