Innovative Produkte durch Pulvermetallurgie

Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, Institutsteil für Pulvermetallurgie und Verbundwerkstoffe, Dresden, präsentiert auf der Hannover Messe 2005 praxisbezogenen Entwicklungen aus der Pulvermetallurgie.

Das IFAM aus Dresden, Aussteller im Innovationszentrum INGENIEUR-WERKSTOFFE der Hannover Messe, bietet die komplexe Bearbeitung von Forschungs- und Entwicklungsthemen von der anwendungsorientierten Grundlagenforschung bis zur industriellen Umsetzung der Forschungsergebnisse. Dies sichert das Institut nach eigenen Angaben durch den ständigen Ausbau und die Weiterentwicklung der technologischen Basis zu.

Präsentiert werden auf der Messe innovative Produkte durch Pulvermetallurgie, wie zum Beispiel

  • hochporöse Reibschichten auf Eisen-Basis für Synchronringe,
  • offenzellige, pulvermetallurgisch hergestellte Schäume (zum Beispiel für die Schallabsorption),
  • metallische Siebdruckstrukturen (3-D-Präzisionsstrukturen, zum Beispiel für Mikrosystemtechnik, Mikromechanik oder hochpräzisen Leichtbau),
  • hochporöse Faserstrukturen.

Diese Produkte entstehen aus dem umfangreichen Know-How des IFAM Dresden mit seinen Arbeitsrichtungen „Zellulare metallische Werkstoffe“ sowie „Sinter- und Verbundwerkstoffe“. Im Fokus der praxisbezogenen Entwicklungen stehen metallische Hohlkugelstrukturen, hochporöse Faserwerkstoffe, offenzellige PM-Schäume und Sinterstrukturen mit Anwendungen im strukturellen Leichtbau sowie für den Hochtemperatur- und funktionellen Einsatz. Beispiele hierfür sind Schallabsorption, Wärmeisolierung, Crashabsorber, Katalysatorträger und Hochtemperaturfilter.

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Offenzellige PM-Stahlschäume, vernickelt

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Metallischer Siebdruck – Fertigungstechnik für hochpräzise metallische Mikrostrukturen (Beispiel: Gesinterte Siebdruckstrukturen aus Chrom-Nickelstahl 316L)

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Flame-Stop-Element, Komponente zum Explosionsschutz (Koorperation mit KEK GmbH)

Die Ergebnisse finden Anwendung in den Branchen Maschinenbau, Fahrzeugbau, Automobilindustrie, Elektrotechnik/Elektronik, Energie- und Umwelttechnik, Chemische Industrie sowie Luft- und Raumfahrt.

Zweifachkonus-Synchronring mit hochporöser Sinterreibschicht

Bei Kraftfahrzeug-Schaltgetrieben spielt die Synchronisierung eine zentrale Rolle. Sie gewährleistet einen schnellen Drehzahlangleich der Getriebeteile und somit einen störungsfreien Schaltvorgang. Dabei wird die Kegelfläche auf Gleitreibung beansprucht. Der Synchronring ist dabei eines der wichtigsten Bauteile. Die Tendenz zur Gewichtsreduzierung durch kleinere, kompaktere Bauweisen bei weiterer Verbesserung des Schaltkomforts hat eine Steigerung der zu übertragenden Reibleistung zur Folge. Diese Reibleistungen erfordern spezielle Reibschichten, die mit dem Synchronring als Träger verbunden werden. Derzeit sind verschiedene Reibmaterialien im Einsatz, die nach Kostengesichtspunkten und Eigenschaften für den jeweiligen Anwendungsfall ausgewählt werden. Die Reibeigenschaften des Belages werden nicht nur vom Werkstoff, sondern in hohem Maße von der Belagstruktur bestimmt, da diese entscheidenden Einfluss auf die Ölverdrainageleistung hat.

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Zweifachkonus-Synchronring mit hochporöser Sinter-Reibschicht (IFAM/DIEHL Metall)

Ein neuartiger Eisenbasis-Sinterbelag weist aufgrund seiner hochporösen und mit netzartig ausgebildeten kanalartigen Vertiefungen versehenen Struktur eine hohe Leistungsfähigkeit auf. Diese Struktur wird durch die Rohstoffauswahl erreicht. Eine neu entwickelte Fertigungstechnologie ermöglicht gegenüber konventionell gefertigten Sinterreibmaterialen auf Kupferbasis durch Einsparung von Fertigungsschritten eine effizientere Herstellung.

Diese Entwicklung entstand in Kooperation und im Auftrag der Diehl Metall Stiftung & Co. KG.

Mikrowellentechnik am IFAM Dresden

Am IFAM Dresden in Betrieb ist ein Mikrowellen-Hybrid-Hochtemperaturkammerofen MIHTK 80/17 MO, Typ Multimode-Kaltwandofen mit Heißwand-Resonator aus Molybdän, für das Sintern von PM-Werkstoffen, in dem das gesamte pulvermetallurgische Spektrum bearbeitet werden kann. Diese Versuchsanlage wurde in enger Kooperation von der GERO Hochtemperaturöfen GmbH/Neuhausen und InVerTec e.V., Bayreuth, entwickelt. Die konventionelle elektrische Erwärmung erfolgt mit Mo-Heizern (150 kW), Mikrowellen (2.45 GHz, 6 kW) werden über Hohlleiter eingespeist. Der Ofen ist explosionsgeschützt und für einen Betrieb in Ar, N2 und H2-Atmosphäre bis 1700 °C ausgelegt. Das Nutzvolumen beträgt etwa 50 l. Der Ofenraum enthält keine faserkeramische Isolierung, so dass auch hohe Ansprüche an die Sinteratmosphäre gestellt werden können. Ein effektives Entbindern von Grünkörpern ist im Partialdruckbetrieb vorgesehen.

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Mirowellensinterofen am IFAM; Hersteller: Fa. GERO

Mikrowellenunterstützte Hybrid-Erwärmung ermöglicht unter anderem die Verkürzung von Prozesszeiten beim Sintern, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erhöht wird.

Mit dieser Technik werden am IFAM verfahrensbasierte Werkstoffentwicklungen durchgeführt zu den Stoffsystemen PM-Stahl, PM-Leichtmetalle, Hochtemperaturwerkstoffe, Magnetwerkstoffe, Schneidwerkstoffe (zum Beispiel Metallgebundener Diamant) und hochporöse metallische Formkörper.

Fraunhofer IFAM
Winterbergstraße 28
01277 Dresden
Internet: Internet: www.epw.ifam.fhg.de

Fraunhofer IFAM auf der Hannover Messe 2005: Halle 5, Stand B 16-33

Schlagworte: Pulvermetallurgie, Oberflächentechnik, Hannover Messe 2005, Subcontracting 2005


Quelle: Fraunhofer IFAM

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