Bearbeitungsverfahren für kundenspezifische Keramikkomponenten

Zeichnungsanalyse und Prozessplanung

Sobald wir die Zeichnung des Kunden erhalten, führt unser Ingenieurteam zunächst eine detaillierte Analyse durch, einschließlich:

• Strukturtyp des Teils (unregelmäßige Formen, gekrümmte Oberflächen oder Rotationsteile)
• Kritische Abmessungen und Toleranzanforderungen (engere Toleranzen erhöhen in der Regel den Bearbeitungsaufwand und die Kosten)
• Vorhundensein risikoreicher Merkmale wie Mikrolöcher, tiefe Löcher, dünne Wände, Stufen oder V-Nuten
• Funktionale Anforderungen wie Oberflächenrauheit, Ebenheit und Konzentrizität
• Zusätzliche Anforderungen wie Beschichtung, Lasermarkierung oder Vakuumverpackung
• Materialtyp (Al₂O₃, AlN, Macor, Zerodur usw.), einschließlich Bearbeitbarkeitseigenschaften und Risikobewertung

Diese Analyse ermöglicht es uns, vor Produktionsbeginn den am besten geeigneten Bearbeitungsprozessweg zu entwickeln.

Rohmaterialauswahl und Vorbearbeitung (Berücksichtigung von Bearbeitungszugaben)

Basierend auf den Zeichnungsabmessungen wählen wir Keramikrohlinge mit geeigneten Bearbeitungszugaben aus.

Keramiken sind harte und spröde Materialien, und die direkte Bearbeitung von einem Rohling auf die Endabmessungen birgt ein hohes Risiko von Rissen oder Brüchen. Daher wird ein schrittweiser Bearbeitungsprozess verwendet, um das Schadensrisiko zu verringern und die Ausbeute zu verbessern.

Flächenschleifen – Festlegen von Abmessungen und Bezugsebenen

Der erste Bearbeitungsschritt umfasst typischerweise das Flächenschleifen des Keramikrohlings.

Dieser Prozess wird verwendet, um:

• Die Außenabmessungen nahe an die Zeichnungsanforderungen zu schleifen
• Zuverlässige Bezugsflächen zu schaffen
• Parallelität und Ebenheit zu kontrollieren
• Stabile Spannbedingungen für die anschließende CNC-Bearbeitung zu gewährleisten

Dieser Schritt bildet die Grundlage für die Maßgenauigkeit des gesamten Keramikbearbeitungsprozesses.

CNC-Präzisionsbearbeitung – Formgebung komplexer Strukturen

Nach dem Flächenschleifen werden die Keramikteile in die CNC-Bearbeitungswerkstatt überführt.

Typische Arbeitsgänge umfassen:

• Fräsen unregelmäßiger Konturen
• Bearbeitung von Stufen, Nuten und Hohlraumstrukturen
• Erstellung von Mikrolöchern, Löchern mit kleinem Durchmesser, V-Nuten und Wabenstrukturen
• Strenge Einhaltung der in der Zeichnung angegebenen Maßtoleranzen

Für hochpräzise Keramikkomponenten 3-Achs-, 4-Achs- oder sogar 5-Achs-CNC-Maschinen werden typischerweise eingesetzt. In Kombination mit keramikspezifischen Schneidwerkzeugen und optimierten Schnittparameternlässt sich so eine hohe Präzision bei gleichzeitiger Minimierung von Ausbrüchen und Mikrorissen erreichen.

Diese Bearbeitungsroute eignet sich für die meisten komplexen oder unregelmäßigen Keramikkomponenten.

Schleifverfahren für rotatorische Keramikkomponenten

Für zylindrische, hülsenförmige oder wellenförmige Keramikkomponenten ist Schleifen typischerweise die primäre Bearbeitungsmethode, nicht CNC-Fräsen.

Spitzenloses Schleifen

• Das Werkstück benötigt keine Zentrierbohrungen oder Reitstockunterstützung
• Geeignet für hocheffiziente Außenrundbearbeitung
• Bietet hervorragende Maßhaltigkeit und Produktivität

Dieses Verfahren wird häufig eingesetzt für die Serienproduktion von Keramikstäben und Wellenkomponenten.

Außenrundschleifen (OD-Schleifen)

• Das Werkstück wird mittels Spitzen oder Vorrichtungen positioniert
• Geeignet für Komponenten mit hohen Anforderungen an Konzentrizität und Rundheit

Wird oft verwendet für hochpräzise Wellen und zylindrische Strukturteile.

Innenschleifen (ID-Schleifen)

• Wird zur Bearbeitung von Innenbohrungen verwendet
• Erzielt hohe Maßgenauigkeit und hervorragende Oberflächenqualität

Geeignet für Keramikhülsen und Präzisions-Innenbohrungskomponenten.

Flächenschleifen

• Wird zur Bearbeitung ebener Flächen verwendet
• Kontrolliert Ebenheit, Parallelität und Dicke

Weit verbreitet in strukturellen Keramikteilen und Keramiksubstraten.

Polierprozess

Das Polieren wird typischerweise durchgeführt, nachdem die Keramikkomponente ihre Hauptbearbeitungsvorgänge abgeschlossen hat. Es wird hauptsächlich auf funktionale Bereiche angewendet, die in der Zeichnung festgelegt sind, um die optische Leistung, die Dichtungsleistung oder die Kontakteigenschaften zu verbessern.

Abhängig von der Geometrie und den funktionalen Anforderungen wird das Keramikpolieren allgemein unterteilt in Flachpolieren und Oberflächenpolieren von gekrümmten Flächen.

Flachpolieren

Flachpolieren wird hauptsächlich auf Keramikkomponenten mit funktionalen planaren Oberflächen angewendet, wie zum Beispiel:

• Strukturelle Stützflächen
• Dichtungskontaktflächen
• Komponenten, die in Elektronik-, Optik- und Halbleiteranwendungen verwendet werden

Oberflächenpolieren von gekrümmten Flächen

Das Polieren gekrümmter Oberflächen wird für Keramikteile mit komplexen Geometrien verwendet, einschließlich:

• Bogen- oder Kugeloberflächen
• Gekrümmte Hohlräume
• Unregelmäßige oder Freiformflächen

Im Vergleich zum Flachpolieren erfordert das Polieren gekrümmter Oberflächen präzisere Prozesssteuerung.

Die Auswahl des geeigneten Polierprozesses hilft sicherzustellen, dass Keramikkomponenten die erforderliche Präzision, Zuverlässigkeit und Stabilität für verschiedene Anwendungen erfüllen.

Mehrwertdienste

Zusätzlich zu den Kernbearbeitungsprozessen für Keramik bieten wir auch eine Reihe von Mehrwertdiensten an, um spezifische Anwendungsanforderungen zu erfüllen.

Diese Dienstleistungen werden nach der Endbearbeitung durchgeführt, um Maßgenauigkeit und Produktzuverlässigkeit zu gewährleisten.

Verfügbare Dienstleistungen umfassen:

• Metallisierung
• Beschichtung für Keramik- oder Glaskomponenten
• Laserbeschriftung
• Vakuumverpackung