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10-07-2015 | Fertigungstechnik | Schwerpunkt | Article

Spritzgießtechnik für Metalllegierungen

Author: Dieter Beste

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Metallische Gläser bilden eine neue Materialklasse mit herausragenden mechanischen Eigenschaften. Derartige Legierungen lassen sich ab sofort effizient spritzgießen.

Zirkonium-Legierungen weisen eine amorphe, das heißt nicht-kristalline Struktur auf, weshalb sie auch metallische Gläser genannt werden. Das kalifornische Unternehmen Liquidmetal Technologies vertreibt derartige Werkstoffe unter dem Markennamen Liquidmetal. Bauteile aus diesen Materialien sind extrem hart, aber gleichzeitig hochelastisch, was zu einem sehr guten Rückstellverhalten führt. Während Stahl beispielsweise eine Elastizität von 0,2 Prozent und Titan von 1 Prozent aufweist, liegt der Kennwert für Bauteile aus Liquidmetal-Legierungen bei 2 Prozent. Zudem zeichnen sich die Materialien durch ihr geringes spezifisches Gewicht und eine gute Korrosionsbeständigkeit aus. Eine Charakterisierung metallischer Gläser findet sich etwa in "Materials Chemistry" auf Seite 17.

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Für die Verarbeitung von Liquidmetal-Legierungen hat nun das im österreichischen Schwertberg ansässige Unternehmen Engel Austria eine Spritzgießmaschine entwickelt; Engel ist exklusiver Maschinenpartner von Liquidmetal Technologies. Die neue Maschine unterscheidet sich vor allem auf der Einspritzseite von einer herkömmlichen Spritzgießmaschine für die Kunststoffverarbeitung. Die Liquidmetal-Legierungen sind in Form von abgelängten Rundstäben erhältlich. Diese Rohlinge werden automatisiert einer Schmelzekammer zugeführt, wo das Material im Hochvakuum mittels Induktion aufgeschmolzen wird. Statt einer Schnecke besitzt die Maschine einen Kolben, mit dessen Hilfe die aufgeschmolzene Metalllegierung in ein temperiertes Werkzeug eingespritzt wird. Durch das sehr schnelle Abkühlen unter Sauerstoffabschluss bildet sich die amorphe Gefügestruktur, die für die herausragenden Eigenschaften verantwortlich ist.

In einem Schritt einsatzfertige Teile

Mit der neuen Spritzgießtechnik präsentiert Engel – exklusiver Maschinenpartner von Liquidmetal Technologies – eine Alternative zu pulvermetallurgischen Verfahren wie dem Metal Injection Moulding (MIM) oder der CNC-Bearbeitung mittels Fräsen, Bohren, Schleifen und Drehen. Die in einem Arbeitsschritt produzierten Bauteile weisen eine hohe Oberflächenqualität auf, und die Zykluszeiten bewegen sich zwischen zwei und drei Minuten – somit deutlich unter den Bearbeitungszeiten von CNC-Zentren. Ein weiterer Vorteil der Liquidmetal-Verarbeitung ist, dass kein Abfall anfällt, da die Angüsse recycelt werden können. Anwendungspotenzial für die Liquidmetal-Technologie sieht der Spritzgießmaschinen-Hersteller unter anderem in der Medizintechnik. Denkbar seien etwa Endoprothesen wie Hüftgelenke oder Stents. Darüber hinaus erhofft sich das Unternehmen ein breites Anwendungsspektrum in den Bereichen Elektronik, Luft- und Raumfahrt sowie der Sportgeräteindustrie. Erste Produkte liefert die Unterhaltungselektronik- und die Uhrenindustrie.

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