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So fügt´s sich effizienter

Keramik mit Kunststoff oder Metall verbinden
So fügt´s sich effizienter

Die Verbindungstechnik zwischen Bauteilen aus Keramik und solchen aus Kunststoff bzw. Metall ist keine Banalität. Intelligente Systemlösungen führen zu überraschenden Kostensenkungspotentialen sowie zu erhöhter Prozess-Sicherheit und Qualität.

Der Autor Roland Werner ist Leiter des Geschäftsbereiches Elektrotechnik bei der Ceramtec AG in Lauf

Zur Bewältigung der Aufgabenstellungen, wie sie z.B. aus unterschiedlichen thermischen Längenausdehnungen und elastischen Verhaltensweisen resultieren, ist es sinnvoll, bereits in der Entwicklungsphase des Gesamtsystems
n den Lieferanten des keramischen Bauteils in allen wesentlichen Prozessen, inklusive der Herstellung des Systems, unterstützend zu nutzen
In der Entwicklungsphase prüfen
n zu prüfen, inwiefern die Verbindungs- bzw. Fügetechnik des keramischen Elements mit dem Kunststoff- oder Metallbauteil zu einem Systembauteil, aus Gründen der Funktionssicherheit und Gesamtwirtschaftlichkeit, nicht besser vom keramischen Vorlieferanten übernommen werden sollte.
Praxisbeispiel
Das Praxisbeispiel des Wirtschaftlichkeitsvergleich (siehe Tabelle) zeigt: Durch auf Verbindungstechnik eingerichtete Vorlieferanten und durch Prozessoptimierung, wie z.B.
n Abgleich von Aus-dehnungstoleranzen
n einzelfalloptimiertes Fügeverfahren
n Reduzierung von QS-Aufwand auf ein Systembauteil u.a.m.
erzielte Kostensenkungen, konnten im Vergleich zur In-house-Lösung 24% der Gesamtkosten eingespart werden.
Verbindungs- und Fügeverfahren
Hersteller keramischer Systembauteile, die sich auf Verbindungs- und Fügetechnik spezialisiert haben, beherrschen die zu berücksichtigenden Grundregeln, wie z.B.
n Vermeidung von Spannungsspitzen und Punktlasten
n Vermeidung von Zugspannungen im Keramikbauteil
n Vermeidung von Schlag- und Stoßbeanspruchung
n Vermeidung von Beanspruchungen durch eingeschränkte Wärmeausdehnung
und verfügen über Möglichkeiten zum Ausgleich der Toleranzen zwischen Keramik und dem Partnermaterial.
Folgende Verbindungs- bzw. Fügeverfahren werden praktiziert:
n Klebeverbindungen mit Thermoplasten, Elasto-plasten, Duroplasten
n Klebeverbindungen auf keramischer Basis
n Lötverbindungen mit metallischen Loten
n Schrauben
n Einschrumpfen
n Einpressen
n Um- bzw. Eingießen
n Umbördeln
n Klemmen
n Stecken
n Nieten, Stauchen
Projektierungs-auswahlhilfe
Die Vergabe von Verbindungs- bzw. Fügearbeiten an den Hersteller der keramischen Bauteile hat sich bereits in zahlreichen Fällen als effizient erwiesen. Bei der Auswahl dieser Hersteller ist zu achten auf breiten Technologie- und Erfahrungshintergrund mit entsprechenden Referenzen sowie die herstellerinternen maschinellen und personellen (fachlichen) Kapazitäten für Verbindungs- und Fügetechnik. Ferner sind die Kapazitäten zur praxisbezogenen anwendungstechnischen Fachberatung zu beachten.
Und nicht zuletzt sollte die Unterstützung der Konstruktion durch eine Spannungsanalyse mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode möglich sein sowie möglichst herstellereigene Konstruktionsabteilungen und Werkzeug- bzw. Maschinenbau.
Hochleistungs-
Keramik
KEM 625
Verbindungs- und
Fügetechnik
KEM 626
Do-it-yourself: dies trifft auch heute noch auf all die Bereiche zu, in denen das Unternehmen seine klassischen Kernkompetenzen sieht. Bei der Integration keramischer Komponenten in Metall- oder Kunststoff-Systeme kommt der Frage der Kernkompetenz jedoch eine entscheidende Bedeutung zu. Ziel ist es, das keramische Bauteil für alle Betriebssituationen derart in das Gesamtsystem zu integrieren, daß die besonderen Eigenschaften, deretwegen die Keramik ausgewählt wurde, gesichert zum Tragen kommen.
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