Compoundierverfahren beim keramischen Spritzgießen (CIM)
Das Compoundierverfahren, auch bekannt als Mischen von Pulver und Bindemittel, ist ein wichtiger erster Schritt beim Keramikspritzgießen (CIM). Sein Hauptzweck ist die Herstellung eines homogenen, fließfähigen Materials namens Feedstock .
Ziel:
Um feines Keramikpulver gleichmäßig mit einem polymeren Mehrkomponenten-Bindemittel (z. B. Thermoplast, Wachs, Weichmacher) zu vermischen, um ein pelletiertes Ausgangsmaterial zu bilden, das leicht in eine Form eingespritzt werden kann.
Wichtige Schritte:
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Vormischen: Präzise gewogene Komponenten aus Keramikpulver und Bindemittel werden zunächst bei Raumtemperatur trocken gemischt, um eine vorläufige, grobe Verteilung zu erreichen. Dieser Schritt reduziert Staub und verbessert die Effizienz der nächsten Stufe.
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Kneten/Schmelzen: Das ist der Kernschritt. Das vorgemischte Material wird in einen beheizten Doppelschneckenextruder eingespeist. Die Maschine:
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Erhitzt die Mischung, um das Bindemittel zu schmelzen.
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Scheren die Mischung mit hoher mechanischer Energie, um Pulveragglomerate aufzubrechen und jedes Keramikpartikel gleichmäßig mit dem Bindemittel zu beschichten.
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Entgast das Gemisch unter Vakuum, um eingeschlossene Luft zu entfernen, wodurch Defekte im letzten Teil vermieden werden.
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Pelletieren: Die nun homogene, viskose Mischung wird durch eine Düse gepresst und in kleine, gleichmäßige Pellets geschnitten, bekannt als Feedstock. Diese Pellets sind das Rohmaterial für die Spritzgießmaschine.
Warum es entscheidend ist:
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Homogenität: Sorgt für eine gleichmäßige Verteilung der Keramikpartikel, was für die Vermeidung von Defekten beim Sintern unerlässlich ist.
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Rheologie: Verleiht dem Ausgangsmaterial die notwendigen Fließeigenschaften, sodass es komplexe Formhohlräume unter Druck füllen kann, wenn es erhitzt wird.
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Pulverbeschickung: Maximiert den Gehalt an Keramikpulver (in der Regel 50-65 Volumenprozent) bei gleichzeitiger Beibehaltung der Injektionsfähigkeit, wodurch Schrumpfung und Verformung später minimiert werden.
Zusammengefasst verwandelt das Compoundieren Rohstoffe in ein verarbeitbares Ausgangsmaterial und bildet die Grundlage für die Herstellung hochpräziser, komplexer keramischer Bauteile mit CIM. Die Qualität des Ausgangsmaterials bestimmt direkt den Erfolg aller nachfolgenden Schritte.