Forscher analysieren ein Bauteil, das vor dem Sintern bearbeitet wurde. Die unterschiedliche Färbung am Rand des Bohrlochs zeigt Qualitätsmängel.
TH Mittelhessen
Sinterbauteile sind hochfest und spanend nur schwer nachzubearbeiten. Die eingesetzten Werkzeuge verschleißen dabei schnell. Nun verfolgen Forscher die Idee, Bohrer oder Drehmeißel schon vor dem Sintern anzusetzen.
Ein modernes Verfahren zur Herstellung von Bauteilen ist die Pulvermetallurgie. Feinkörniges Metallpulver wird durch Pressen mit hohem Druck in Form gebracht. Der so entstandene Grünling wird durch Sintern weiter verfestigt. Das ist ein Wärmebehandlungsverfahren mit Temperaturen von etwa 1100 Grad, in dem die dicht beieinanderliegenden Pulverkörner endgültig verbunden werden.
Das Sinter-Verfahren eignet sich besonders für die Massenproduktion kleiner Formteile. Sie werden zum Beispiel im Automobilbau, im Maschinenbau und in der Medizintechnik verwendet. Sinterbauteile lassen sich mit hoher Maßgenauigkeit herstellen. Sie sind in der Regel leichter als Gussbauteile und ermöglichen Werkstoffkombinationen, die schmelzmetallurgisch nicht realisierbar sind. In „Pulvermetallurgische Fertigungstechnik“ gibt Springer Autor Paul Beiss eine Übersicht über den Stand dieser Technik. Gewinde oder bestimmte Querbohrungen können so nicht hergestellt werden. Dazu bedarf es einer Nachbearbeitung mit spanenden Verfahren wie Drehen oder Fräsen. Die hohe Festigkeit gesinterter Bauteile führt dabei allerdings zu einem starken Werkzeugverschleiß.
Spanende Bearbeitung von Sinterteilen im Grünzustand
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In einem vom Land Hessen geförderten Forschungsprojekt untersucht nun Udo Fiedler, Professor für Werkzeugmaschinen und Fertigungsverfahren der Technischen Hochschule Mittelhessen in Friedberg, unter welchen Bedingungen die spanende Bearbeitung vor dem Sintern ausgeführt werden kann. „Das Bauteil hat in diesem Stadium weniger als ein Zehntel der Endfestigkeit. Es wird gepresst, anschließend im grünen (weichen) Zustand spanend bearbeitet und erst danach durch Sintern in den Endzustand gebracht. Vorteile sind die bei der Zerspanung geringeren Bearbeitungskräfte und ein dadurch geringerer Werkzeugverschleiß“, erläutert Fiedler. Außerdem sei eine deutliche Senkung der Energiekosten möglich. Im Projekt müssen unter anderem Fragen nach optimalen Werkzeugen und Bearbeitungsparametern beantwortet werden. Als ein Hauptproblem sieht Fiedler die sichere Fixierung des durch Urformen entstandenen Grünteils während der Bearbeitung. Projektpartner ist die Schunk Sintermetalltechnik GmbH in Heuchelheim. Das Forschungsvorhaben am Fachbereich Wirtschaftsingenieurwesen hat eine Laufzeit von einem Jahr.