Keramische Werkstoffe sind anorganische, nichtmetallische Festkörper, die durch Erhitzen und anschließendes Abkühlen hergestellt werden. Keramische Materialien können eine kristalline oder teilweise kristalline Struktur haben oder können amorph sein (wie Glas). Die gebräuchlichsten Keramiken sind kristallin. Unsere Arbeit beschäftigt sich hauptsächlich mit Technischer Keramik, auch bekannt als Engineering Ceramic, Advanced Ceramic oder Special Ceramic. Anwendungsbeispiele für technische Keramik sind Schneidwerkzeuge, Keramikkugeln in Kugellagern, Gasbrennerdüsen, ballistischer Schutz, Kernbrennstoff-Uranoxid-Pellets, biomedizinische Implantate, Turbinenschaufeln von Strahltriebwerken und Raketenspitzenkegel. Zu den Rohstoffen gehören im Allgemeinen keine Tone. Glas hingegen verwendet, obwohl es nicht als Keramik gilt, die gleichen und sehr ähnlichen Verarbeitungs- und Herstellungs- und Testmethoden wie Keramik.

Unter Verwendung fortschrittlicher Konstruktions- und Simulationssoftware und Materiallaborausrüstung bietet AGS-Engineering:

• Entwicklung keramischer Formulierungen

• Rohstoffauswahl

• Design & Entwicklung von Keramikprodukten (3D, thermisches Design, elektromechanisches Design…)

• Prozessdesign, Anlagenfluss und Layouts

• Fertigungsunterstützung in Bereichen, die Hochleistungskeramik umfassen

• Ausrüstungsauswahl, kundenspezifisches Ausrüstungsdesign und -entwicklung

• Lohnverarbeitung, Trocken- und Nassverfahren, Stützmittelberatung und -prüfung

• Prüfdienstleistungen für keramische Materialien und Produkte

• Design-, Entwicklungs- und Testdienstleistungen für Glasmaterialien und fertige Produkte

• Prototyping & Rapid Prototyping von fortschrittlichen Keramik- oder Glasprodukten

• Gerichtsverfahren und Sachverständigengutachten

 

Technische Keramik kann in drei verschiedene Materialkategorien eingeteilt werden:

• Oxide: Aluminiumoxid, Zirkonoxid

• Nichtoxide: Carbide, Boride, Nitride, Silicide

• Verbundwerkstoffe: Partikelverstärkt, Kombinationen aus Oxiden und Nichtoxiden.

 

Jede dieser Klassen kann dank der Tatsache, dass Keramiken eher kristallin sind, einzigartige Materialeigenschaften entwickeln. Keramische Werkstoffe sind fest und inert, spröde, hart, druckfest, scher- und spannungsarm. Sie widerstehen chemischer Erosion, wenn sie einer sauren oder ätzenden Umgebung ausgesetzt werden. Keramik kann im Allgemeinen sehr hohen Temperaturen standhalten, die von 1.000 ° C bis 1.600 ° C (1.800 ° F bis 3.000 ° F) reichen. Ausnahmen sind anorganische Materialien, die keinen Sauerstoff enthalten, wie Siliziumkarbid oder Siliziumnitrid.  Viele Menschen wissen nicht, dass die Herstellung eines Produkts aus technischer Hochleistungskeramik ein anspruchsvolles Unterfangen ist, das wesentlich mehr Arbeit erfordert als Metalle oder Polymere. Jede Art von technischer Keramik hat spezifische thermische, mechanische und elektrische Eigenschaften, die je nach Umgebung und Verarbeitungsbedingungen des Materials erheblich variieren können. Auch der Herstellungsprozess von genau der gleichen Art von technischem Keramikmaterial kann seine Eigenschaften drastisch verändern.

 

Einige beliebte Anwendungen von Keramik:

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Keramik wird bei der Herstellung von Industriemessern verwendet. Die Klingen von Keramikmessern bleiben viel länger scharf als die von Stahlmessern, obwohl sie spröder sind und brechen können, wenn sie auf eine harte Oberfläche fallen. 

 

Im Motorsport sind eine Reihe langlebiger und leichter Isolationsschichten aus keramischen Werkstoffen notwendig geworden, beispielsweise an Auspuffkrümmern.

 

Keramiken wie Aluminiumoxid und Borcarbid wurden in ballistischen Panzerwesten verwendet, um großkalibriges Gewehrfeuer abzuwehren. Solche Platten sind als Small Arms Protective Inserts (SAPI) bekannt. Ähnliches Material wird aufgrund des geringen Gewichts des Materials zum Schutz von Cockpits einiger Militärflugzeuge verwendet.

 

In einigen Kugellagern werden Keramikkugeln verwendet. Durch ihre höhere Härte sind sie deutlich weniger verschleißanfällig und können mehr als dreifache Standzeiten bieten. Sie verformen sich auch weniger unter Last, was bedeutet, dass sie weniger Kontakt mit den Lagerhalterungswänden haben und schneller rollen können. Bei Anwendungen mit sehr hohen Geschwindigkeiten kann Reibungswärme beim Rollen Probleme für Metalllager verursachen; Probleme, die durch die Verwendung von Keramik verringert werden. Keramik ist auch chemisch beständiger und kann in nassen Umgebungen verwendet werden, in denen Stahllager rosten würden. Die beiden Hauptnachteile bei der Verwendung von Keramik sind deutlich höhere Kosten und die Anfälligkeit für Beschädigungen bei Stoßbelastungen. In vielen Fällen können ihre elektrisch isolierenden Eigenschaften auch in Lagern wertvoll sein.

 

Keramische Materialien können in Zukunft auch in Motoren von Automobilen und Transportmitteln verwendet werden. Keramikmotoren bestehen aus leichteren Materialien und benötigen kein Kühlsystem, wodurch eine erhebliche Gewichtsreduzierung ermöglicht wird. Die Kraftstoffeffizienz des Motors ist auch bei höheren Temperaturen höher, wie durch das Theorem von Carnot gezeigt wird. Als Nachteil muss bei einem herkömmlichen metallischen Motor ein Großteil der aus dem Kraftstoff freigesetzten Energie als Abwärme abgeführt werden, um ein Schmelzen der metallischen Teile zu verhindern. Trotz all dieser wünschenswerten Eigenschaften werden Keramikmotoren jedoch nicht weit verbreitet hergestellt, da die Herstellung von Keramikteilen mit der erforderlichen Präzision und Haltbarkeit schwierig ist. Fehler in den keramischen Materialien führen zu Rissen, die zu potenziell gefährlichen Geräteausfällen führen können. Solche Motoren wurden unter Laborbedingungen demonstriert, aber eine Massenproduktion ist mit der derzeitigen Technologie noch nicht möglich.

 

Es wird an der Entwicklung von Keramikteilen für Gasturbinentriebwerke gearbeitet. Derzeit müssen sogar Schaufeln aus modernen Metalllegierungen, die im heißen Abschnitt der Motoren verwendet werden, gekühlt und die Betriebstemperaturen sorgfältig begrenzt werden. Aus Keramik hergestellte Turbinentriebwerke könnten effizienter arbeiten und Flugzeugen eine größere Reichweite und Nutzlast für eine festgelegte Kraftstoffmenge verleihen.

 

Für die Herstellung von Uhrengehäusen werden fortschrittliche Keramikmaterialien verwendet. Das Material wird von Benutzern aufgrund seines geringen Gewichts, seiner Kratzfestigkeit, Haltbarkeit, glatten Haptik und seines Komforts bei kalten Temperaturen im Vergleich zu Metallgehäusen bevorzugt.

 

Biokeramiken wie Zahnimplantate und synthetische Knochen sind ein weiterer vielversprechender Bereich. Hydroxylapatit, der natürliche mineralische Bestandteil des Knochens, wurde synthetisch aus einer Reihe von biologischen und chemischen Quellen hergestellt und kann zu keramischen Materialien geformt werden. Aus diesen Materialien hergestellte orthopädische Implantate verbinden sich leicht mit Knochen und anderen Geweben im Körper ohne Abstoßungs- oder Entzündungsreaktionen. Aus diesem Grund sind sie von großem Interesse für Gentransport- und Gewebezüchtungsgerüste. Die meisten Hydroxyapatit-Keramiken sind sehr porös und haben keine mechanische Festigkeit und werden daher verwendet, um orthopädische Metallvorrichtungen zu beschichten, um die Bildung einer Bindung zum Knochen zu unterstützen, oder nur als Knochenfüllstoffe. Sie werden auch als Füllstoffe für orthopädische Kunststoffschrauben verwendet, um die Verringerung der Entzündung zu unterstützen und die Absorption dieser Kunststoffmaterialien zu erhöhen. Es wird weiter geforscht, um starke und sehr dichte nanokristalline Hydroxylapatit-Keramikmaterialien für orthopädische Gewichtsbelastungsgeräte herzustellen, wobei orthopädische Fremdmetall- und Kunststoffmaterialien durch ein synthetisches, aber natürlich vorkommendes Knochenmineral ersetzt werden. Letztendlich können diese keramischen Materialien als Knochenersatz verwendet werden oder sie können unter Einlagerung von Proteinkollagenen als synthetische Knochen verwendet werden.

 

Kristalline Keramik

Kristalline Keramikmaterialien sind für einen großen Verarbeitungsbereich nicht zugänglich. Es gibt hauptsächlich zwei generische Verarbeitungsverfahren – Keramik in die gewünschte Form bringen, durch Reaktion in situ, oder durch „Formen“ von Pulvern in die gewünschte Form und anschließendes Sintern, um einen festen Körper zu bilden. Keramische Umformtechniken umfassen das Formen von Hand (manchmal einschließlich eines Rotationsprozesses namens "Werfen"), Schlickerguss, Bandguss (zur Herstellung sehr dünner Keramikkondensatoren usw.), Spritzguss, Trockenpressen und andere Variationen._cc781905-5cde -3194-bb3b-136bad5cf58d_ Andere Methoden verwenden eine Mischung aus den beiden Ansätzen.

 

Nichtkristalline Keramik

Nichtkristalline Keramiken, also Gläser, werden aus Schmelzen gebildet. Das Glas wird geformt, wenn es entweder vollständig geschmolzen ist, durch Gießen, oder wenn es sich in einem Zustand von toffeeartiger Viskosität befindet, durch Verfahren wie das Blasen in eine Form. Wenn dieses Glas durch spätere Wärmebehandlungen teilweise kristallin wird, wird das resultierende Material als Glaskeramik bezeichnet.

 

Die Verarbeitungstechnologien für technische Keramik, in denen unsere Ingenieure Erfahrung haben, sind:

• Werkzeugpressen

• Heißpressen

• Isostatisches Pressen

• Heißisostatisches Pressen

• Schlickerguss und Ablaufguss

• Tape-Casting

• Extrusionsformen

• Niederdruck-Spritzguss

• Grüne Bearbeitung

• Sintern & Brennen

• Diamantschleifen

• Anordnungen aus keramischen Materialien wie z. B. hermetische Anordnung

• Sekundäre Herstellungsvorgänge auf Keramik wie Metallisierung, Plattierung, Beschichtung, Verglasung, Verbindung, Löten, Hartlöten

 

Glasverarbeitungstechnologien, mit denen wir vertraut sind, umfassen:

• Drücken und blasen / blasen und blasen

• Glasbläserei

• Glasrohr- und Stangenformen

• Flachglas- und Floatglasverarbeitung

• Präzises Formen von Glas

• Herstellung und Prüfung optischer Glaskomponenten (Schleifen, Läppen, Polieren)

• Sekundäre Prozesse auf Glas (wie Ätzen, Flammpolieren, chemisches Polieren…)

• Montage von Glaskomponenten, Fügen, Löten, Hartlöten, optische Kontaktierung, Anbringen und Aushärten von Epoxid

 

Zu den Produkttestfunktionen gehören:

• Ultraschalluntersuchung

• Sichtbare und fluoreszierende Farbeindringprüfung

• Röntgenanalyse

• Konventionelle visuelle Inspektionsmikroskopie

• Profilometrie, Oberflächenrauhigkeitstest

• Rundheitsprüfung & Zylindrizitätsmessung

• Optische Komparatoren

• Koordinatenmessgeräte (CMM) mit Multisensorfähigkeiten

• Farbprüfung & Farbunterschied, Glanz, Trübungstests

• Elektrische und elektronische Leistungstests (Isolationseigenschaften usw.)

• Mechanische Prüfungen (Zug, Torsion, Druck…)

• Physikalische Prüfung & Charakterisierung (Dichte….etc.)

• Umweltzyklen, Alterung, Thermoschocktests

• Verschleißfestigkeitstest

• XRD

• Konventionelle nasschemische Tests (z. B. in korrosiven Umgebungen usw.) sowie fortgeschrittene instrumentelle analytische Tests.

 

Zu den wichtigsten keramischen Materialien, mit denen unsere Ingenieure Erfahrung haben, gehören:

• Tonerde

• Cordierit

• Forsterit

• MSZ (Magnesia-stabilisiertes Zirkonoxid)

• Lava der Klasse "A".

• Mullit

• Steatit

• YTZP (Yttriumstabilisiertes Zirkonoxid)

• ZTA (Zirkonoxid gehärtetes Aluminiumoxid)

• CSZ (Ceroxid stabilisiertes Zirkonoxid)

• Poröse Keramik

• Karbide

• Nitride

 

Wenn Sie eher an unseren Fertigungskapazitäten als an technischen Fähigkeiten interessiert sind, empfehlen wir Ihnen, unsere kundenspezifische Fertigungsstätte zu besuchenhttp://www.agstech.net