(bec) Die Doceram GmbH, Dortmund, Spezialist für hochwertige Produkte aus Industriekeramik, stellt den Keramikwerkstoff Evocera vor. Er vereint die Eigenschaften moderner Hochleistungskeramik mit der Duktilität von Stahl. Der große Vorteil von Evocera ist, dass sich die Festigkeit berechnen und sich das Werkstück damit nach der Finite-Elemente-Methode (FEM) auslegen lässt.
Das Beste aus zwei (Werkstoff-)Welten
Hochleistungskeramiken zeichnen sich durch viele besondere Eigenschaften aus – wie z. B. Hitzebeständigkeit, mechanische Stabilität und Formstabilität. Während herkömmliche Industriekeramiken jedoch plastisch nicht verformbar sind und bei überkritischer Belastung plötzlich und nicht vorhersehbar brechen, erlaubt Evocera eine plastische Verformung von bis zu etwa 1 %.
Sie ist damit vergleichbar mit der von Stahl. Das plastische Verhalten im Anschluss an eine elastische Dehnung führt dazu, dass mechanische Spannungen im Material abgebaut werden können. Dadurch behalten Werkstücke aus der Hochleistungskeramik auch bei dauerhaft zyklischer Beanspruchung ihre hohe Festigkeit. Zudem werden die Formstabilität und die Festigkeit berechenbar. So können erstmals auch sicherheitsrelevante Komponenten in Keramikqualität ausgeführt werden.
Berechenbar per Finite-Elemente-Methode
Plastizität und Festigkeit von Evocera erlauben die Simulation und Auslegung von Bauteilen gemäß FEM, wie sie bisher nur für andere Werkstoffe, wie z. B. Stahl und spezielle Kunststoffe, möglich war. Während die Festigkeit von herkömmlichen Industriekeramiken in der Regel über einen großen Bereich streut, belegen Analysen von Doceram eine deutlich geringere Streuung bei der Werkstoff-Festigkeit (Weibull-Modul 50). So ist das ungewollte Versagen bei einem optimal ausgelegten Bauteil aus Evocera praktisch ausgeschlossen und die Bauteile lassen sich per FEM berechnen.
Viele Vorteile in einem Werkstoff vereint
Evocera vereint viele Vorteile, wodurch dieser Werkstoff vielen anderen Materialien überlegen ist. Die Hochleistungskeramik ist hoch abrasions-, korrosions- und temperaturbeständig, nicht magnetisierbar und elektrisch isolierend. Darüber hinaus weist sie eine hohe chemische Beständigkeit sowie Härte auf und ist nicht wärmeleitend. Hierdurch ergeben sich hohe Standzeiten und längere Wartungsintervalle. Auch werden ungeplante Maschinenstillstände vermieden. Die Folgen sind eine hohe Prozesssicherheit und Prozessqualität bei Anwendungen im allgemeinen Maschinenbau.
Prüfung anhand einer Greiferkonstruktion
Aus seinen Eigenschaften ergibt sich ein breites Anwendungsfeld für diesen Werkstoff. Komponenten aus Evocera eignen sich beispielsweise ideal für Greifer in der Automatisierungstechnik: greifen, bewegen, absetzen, neu greifen – und das immer wieder. Bei diesen dauerhaft zyklischen Belastungen kann der Werkstoff sein Potenzial voll ausschöpfen. Seine Endfestigkeit ist selbst nach millionenfacher mechanischer Belastung vorhersehbar, wie ein aktueller Prüfbericht dokumentiert.
Bei diesem Prüfbericht wurde eine Greiferkonstruktion in zwei Varianten produziert. Ausgehend von einer in Normprüfungen (4-Punkt-Biegefestigkeiten) ermittelten maximalen Festigkeit von 600 MPa, wurde die erste Version des Greifers gefertigt. In der anschließenden Prüfung wurde die Komponente an der Standfläche fixiert und die Greiffläche mit 260 N belastet. Über die FEM-Berechnungen ergaben sich hierfür Belastungswerte von 600 ± 13 MPa. Die berechneten Maximalwerte wurden erreicht und konnten sogar übertroffen werden. Auch die Streuung lag unter 2 %, für keramische Werkstoffe ein sehr niedriger Wert.
In der zweiten Version wurde das Bauteil für höhere Belastungen von bis zu 310 N optimiert. Auch hier konnten die berechneten Werte in Bezug auf die Festigkeit übertroffen und die Bruchstelle vorhergesagt werden. Diese Prüfung belegt, dass die Bauteile aus Evocera genauso ausgelegt werden können wie Bauteile aus metallischen Werkstoffen. Denen gegenüber bietet die Hochleistungskeramik jedoch wesentliche Vorteile in Bezug auf die Verschleißfestigkeit, die chemische Beständigkeit und den Einfluss auf elektrische und magnetische Felder.
Breite Anwendung der Hochleistungskeramik möglich
Ob in chemischen Anlagen, Sensoren/Messsystemen, Haltevorrichtungen für Fügungsprozesse oder induktives Erwärmen – Evocera kann überzeugen und seine Vorteile voll ausspielen. Das Gleiche gilt für Pumpen, Armaturen und Ventile, Dosiersysteme, Isolatoren, Mahlsysteme, Positioniersysteme und für vieles mehr.
Detaillierte Informationen zur Hochleistungskeramik mit duktiler Verformbarkeit
Kontakt:
Doceram GmbH
Hesslingsweg 65–67
44309 Dortmund
Tel.: 0231 925025–0
E-Mail: info@doceram.com
Website: www.doceram.com
