Heiß begehrt: Technische Keramik

Keramiken zählen zu den ersten Werkstoffen, die durch Menschenhand aus einem flexiblen Ausgangsstoff in stabile Produkte um­geformt wurden. Bereits vor 30 000 Jahren wurde erstmals Keramik gebrannt. Seitdem haben Pioniere, Erfinder und Konstrukteure diese ursprüngliche Verarbeitung kontinuierlich weiterentwickelt. Als Technische Keramik hat der Werkstoff längst in die unterschiedlichsten industriellen Bereiche Einzug gehalten. Meist dient Keramik als Alternative zu Metallen oder Kunststoffen, wenn deren Eigenschaften nicht mehr zu den Anforderungen passen. Oftmals ist Keramik aber auch die einzige Lösung für Schlüsseltechnologien, wie zum Beispiel Medizintechnik und Fahrzeugbau.

Technische Keramik besitzt physikalische und chemische Eigenschaften, welche sie nahezu unvergleichbar macht: Kaum ein Werkstoff ist so hart und verschleißfest, so beständig gegenüber sehr hohen oder wechselnden Temperaturen oder den Einfluss von unterschiedlichen Klimaten. Die mechanische Festigkeit, die elektrische Isolation oder die geringe Dichte machen Keramik zur ersten Wahl bei vielen Anwendungen. Darüber hinaus ist Technische Keramik bestens geeignet für den direkten Kontakt mit Chemikalien oder Lebensmitteln. Es gibt zahlreiche überzeugende Gründe dafür, dass Keramik in den unterschiedlichsten Branchen und Anwendungen als funktionsentscheidende Komponente wiederzufinden ist:

• elektrische Isolation
• mechanische Festigkeit
• geringe Dichte
• Verschleißfestigkeit und Härte
• kriechstromfest
• hochtemperaturbeständig
• temperaturwechselbeständig
• klima- und alterungsbeständig
• umweltverträgliche Entsorgung
• chemische Beständigkeit
• lebensmittelecht.

Die Elektronik und Elektrotechnik, der Maschinen- und Anlagenbau, Pumpen- und Armaturenhersteller, die chemische Industrie oder auch die Automobilbranche wissen genau, welchen wertvollen Nutzen Technische Keramik bieten kann.

Langlebig, wirtschaftlich und kosteneffizient

Der Einsatz von Technischer Keramik beispielsweise in Maschinenbauteilen verlängert die Standzeiten und verkürzt die Wartungs­intervalle. Denn durch die hohe Formbeständigkeit gegenüber Metallen oder Kunststoff kann ein Werkzeug länger präzise arbeiten, wie Gerald Vogt, Inhaber und Geschäftsführer der VOGT GmbH im fränkischen Henfenfeld, betont. Qualität bedeutet nach seiner Überzeugung Langlebigkeit und dadurch mehr Wirtschaftlichkeit und Kosteneffizienz. Für einen deutschen Kamerahersteller hat VOGT vor etwa zehn Jahren Ringlehren zur exakten Montage von hochwertigen Objekten in einer Kleinauflage gefertigt. Die vorher verwendeten metallischen Lehren mussten durch den Verschleiß mehrmals im Jahr ausgewechselt werden. Die Keramiklehre aus Zirkonoxid hingegen arbeitet seitdem zuverlässig ohne nennenswerte Maßabweichungen.

Trotz der ungewöhnlichen Eigenschaften sind Keramiken aber nicht automatisch durch höhere Herstellungskosten im Nachteil. Weil Bauteile aus Keramik länger nutzbar sind als Metall- oder Kunststoffteile, ­relativiert sich der Einzelpreis. Und je nach Stückzahl kann VOGT bei den Produktionskosten ohne Probleme mit den herkömm­lichen Werkstoffen mithalten – und sie teilweise sogar unterbieten. Letztlich zählt aber oft gar nicht der günstigste Preis. Vor kurzem erst kündigte ein Kunde seinem asiatischen Zulieferer und kehrte nach Henfenfeld zurück – die Qualitäts­ansprüche konnten nicht gegenüber den hiesigen überzeugen.

Produktentwicklung, Werkzeugbau und Fertigung unter einem Dach

Mehr Wirtschaftlichkeit und gleichzeitig auch mehr Qualität sind deshalb die Hauptanforderungen, mit denen Kunden an Vogt herantreten. Viele Ingenieure wissen dabei genau, was sie wollen. Andere entwickeln gemeinsam mit den fränkischen Experten eine Lösung. Die Kommunikation erfolgt auf Augenhöhe – partnerschaftlich mit einem gemeinsamen Ziel, wie Gerald Vogt betont. Viele Kunden vertrauen dem Unternehmen seit vielen Jahren und betrachten es nahezu als ausgelagerten Teil des eigenen Unternehmens. Weil VOGT die Kundenanforderungen versteht, hinterfragt und in eine keramikgerechte Bauteilgestaltung überträgt, lassen sich die Präzision und Wirtschaftlichkeit gerade in den wichtigen Schritten der Materialauswahl und Entwicklung deutlich beeinflussen. Vorteilhaft ist dabei, dass Vogt die Produktionswerkzeuge im eigenen Haus fertigen lässt. Durch erfahrene, langjährige Mitarbeiter und kurze Entscheidungswege kann flexibel und schnell auf Kundenwünsche eingegangen werden. Dadurch lässt sich nach Aussage von Gerald Vogt die Präzision der Werkzeuge besser kontrollieren. Erfahren und souverän erfolgt auch die eigentliche Produktion.

Sehr konzentriert überwachen die Mitarbeiter ihre Trockenpressmaschinen oder computergesteuerten Sinteröfen, in denen­ die Bauteile bei bis zu 1700 °C gebrannt werden. Die scheinbare Entschleunigung macht den Unterschied an Qualität und Präzision aus. Mit geübtem Blick, der oft kritischer ist als bei manchem Industrie­roboter, wird jedes einzelne Teil begutachtet und im Zweifelsfall aussortiert.

Die finale Schleifbearbeitung sowie das teilweise erforderliche Glasieren werden ebenfalls vorgenommen – dem Kunden werden dadurch weitere eigene Bearbeitungsschritte abgenommen. Auch für die Montage, also das Verkleben und Einpressen von Keramikteilen mit zugekauften Metall- oder Kunststoffkomponenten, hat VOGT eine hohe eigene Kompetenz aufgebaut. Beispielsweise werden präzise geschliffene Keramikklingen für Elektriker in Kunststoffgehäuse eingespritzt. Das verwendete Zirkonoxid isoliert und schützt so vor Kurzschlüssen. Zudem ist die Klinge extrem bruchfest und bleibt dauerhaft scharf.

Kleinere Spezialanfertigungen und große Stückzahlen

VOGT ist seit über 30 Jahren ein mittelständisches Familienunternehmen mit derzeit 50 Mitarbeitern. Daher sind die Franken flexibler und können sowohl Spezialaufträge in geringer Auflage erfüllen, als auch Stückzahlen in Millionenhöhe liefern. Das bislang kleinste, aber trotzdem präzise gefertigte Keramikbauteil war eine nur 1 mm x 1 mm große Lagerbuchse. Etwas größer sind die Druckmesszellen aus Aluminiumoxid. Sie werden für den Getriebe- und Motorenbau sowie für jede Art von Druckmesstechnik eingesetzt.

Glasiert, metallisiert, Leiterbahnen aufgedruckt oder Komponenten fest verklebt – Endprodukt genau nach Kundenzeichnung

Keramik als Membranwerkstoff überzeugt dabei durch ausgezeichnete chemische Resistenz zum Medium, hervorragende mechanische Eigenschaften und eine hohe Isolationsspannung. Dazu wird die Keramik metallisiert und Leiterbahnen sowie Widerstände im Siebdruckverfahren werden direkt auf die Keramikteile aufgedruckt und eingebrannt.

Ähnlich verfährt VOGT auch bei speziellen Medikamentenbechern für Inhalations­geräte. Darin wird eine Lösung aufgeheizt, darf aber nicht mit Metall in Berührung kommen, da die Medizin sonst kontaminiert wird. Hier eignet sich Aluminiumoxidkeramik, die zur optimalen Reinigung hochglänzend glasiert wird. Die Widerstandsheizung wird dann direkt auf den Keramikbecher metallisiert und ist perfekt elektrisch isoliert.

Die Liste der erfolgreich im Einsatz befindlichen Keramikkomponenten ist außer­ordentlich umfangreich: Isolatoren für Bremswiderstände in CNC-Maschinen oder Windkraftanlagen, Dichtscheiben für Benzinpumpen, Düsen für Pulverspritzanlagen oder Rohre für Zündelektroden sind nur eine kleine Auswahl, die aber einen Eindruck von der Vielfalt der Möglichkeiten aufzeigt. Dem gut eingespielten Team von Gerald Vogt ist bislang für jede noch so spezielle Anforderung eine gute Lösung ein­gefallen.

Vogt GmbH
Ottensooser Straße 52, D-91239 Henfenfeld

• www.vogt-ceramic.de

Text zum Titelbild: Optimale Qualitätskontrolle auch bei der Schleifbearbeitung der Keramik im Haus