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 Bearbeitungsschwierigkeit und -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 Bearbeitungsprozessablauf zu entwickeln.

Rohmaterialauswahl und Vorbearbeitung (Berücksichtigung von Bearbeitungszugaben)

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

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

Flachschleifen – Festlegen von Abmessungen und Referenzebenen

Der erste Bearbeitungsschritt umfasst typischerweise das Flachschleifen des Keramikrohlings.

Dieser Prozess dient dazu:

• Die Außenmaße nahe an die Zeichnungsanforderungen schleifen
• Zuverlässige Referenzflächen schaffen
• Parallelität und Ebenheit kontrollieren
• Stabile Spannbedingungen für die anschließende CNC-Bearbeitung bereitstellen

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

CNC-Präzisionsbearbeitung – Formgebung komplexer Strukturen

Nach dem Oberflächenschleifen 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 verwendet. In Kombination mit keramikspezifischen Schneidwerkzeugen und optimierten Schnittparametern, hilft dieser Ansatz, hohe Präzision zu erreichen und gleichzeitig Kantenausbrüche und Mikrorisse zu minimieren.

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

Schleifverfahren für rotatorische Keramikkomponenten

Für zylindrische, hülsenartige oder wellenartige 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 Maßkonsistenz und Produktivität

Dieses Verfahren wird häufig verwendet für Großserienproduktion von Keramikstäben und Wellenkomponenten.

Außenrundschleifen (OD-Schleifen)

• Das Werkstück wird mit Zentren oder Vorrichtungen positioniert
• Geeignet für Komponenten, die hohe Konzentrizität und Rundheit erfordern

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.

Flachschleifen

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

Weit verbreitet in strukturellen Keramikteilen und Keramiksubstraten.

Polierprozess

Das Polieren wird in der Regel durchgeführt nachdem das Keramikbauteil seine 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 im Allgemeinen unterteilt in Flachpolieren und Krümmungspolieren.

Flachpolieren

Flachpolieren wird hauptsächlich auf Keramikbauteile mit funktionalen ebenen Flächen angewendet, wie zum Beispiel:

• Strukturelle Stützflächen
• Dichtungskontaktflächen
• Bauteile, die in der Elektronik, Optik und Halbleiteranwendungen verwendet werden

Krümmungspolieren

Krümmungspolieren wird für Keramikteile mit komplexen Geometrien verwendet, einschließlich:

• Bogenflächen oder Kugelflächen
• Gekrümmte Hohlräume
• Unregelmäßige oder Freiformflächen

Im Vergleich zum Flachpolieren erfordert das Krümmungspolieren eine präzisere Prozesskontrolle.

Die Auswahl des geeigneten Polierprozesses hilft sicherzustellen, dass Keramikbauteile 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 Dienste werden nach der Endbearbeitung durchgeführt, um Maßgenauigkeit und Produktzuverlässigkeit zu gewährleisten.

Verfügbare Dienste umfassen:

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