Innovative Technologien stellen die Weichen für künftige Erfolge

Technische Keramik ist hochinteressant als Werkstoff für immer leistungsfähigere
Bauteile. Ihre Härte und geringe Zähigkeit erschweren die Bearbeitung jedoch extrem.
Dazu hat MPK Special Tools gute Nachrichten. Die Spezialisten für Präzisionstechnik
fräsen Keramik im µm-Bereich und mit außergewöhnlich scharfen Kanten. Sie haben
alles für die kundenspezifische Bauteilherstellung: innovative Werkzeuge der MARLIN
3D-Serie von ZECHA, vielfältige Fertigungsverfahren sowie Jahrzehnte an Know-how
für die Realisierung auch komplexer Geometrien mit engsten Toleranzen.

Die Ergebnisse bei MPK Special Tools, Experte für Hochleistungs-Werkzeuge und –
Bauteile aus Schwäbisch Gmünd, sprechen für sich: Am keramischen Musterteil aus
teilstabilisiertem Zirkonoxid gelangen verschiedenste Fertigungsschritte wie Fräsen,
Schleifen oder Bohren in höchster Präzision und Oberflächenrauheiten im
Nanometerbereich. Je nach Zielsetzung auch mit scharfen Werkstückkanten und in
deutlich kürzerer Prozesszeit, als es aufwendiges Schleifen erlauben würde.
„Mikrometertoleranzen beim Keramikfräsen, das erreichen nur ganz wenige
Fertigungsunternehmen. Damit heben wir das Fräsen von Technischer Keramik im
Vergleich zu Standardverfahren auf eine höhere Leistungsstufe. Für unsere Kunden
können wir auch filigrane, komplexe Bauteil-Geometrien, die über Schleifen teils gar
nicht herstellbar wären, nun mittels Fräsen noch effizienter realisieren“, bringt es
Christoph Steiner, MPK-Betriebsleiter in Schwäbisch Gmünd, auf den Punkt.

Stand der Technik zur Bearbeitung von Hochleistungskeramiken sind bisher vor allem
Schleifen und Polieren. Mit diesen bewährten Methoden lassen sich hohe
Oberflächengüten präzise herstellen, ohne das Material zu stark zu belasten. Letzteres
ist entscheidend, denn solche gesinterten Keramiken sind zwar extrem hart und
mechanisch hochbelastbar, sind aber zugleich spröde und haben nur eine niedrige
Bruchzähigkeit. Zerspanungstechniken wie etwa Fräsen verlangen hier viel Know-how
und konnten bisher so hohe Genauigkeiten im µm-Bereich nur erschwert erreichen.
Schleifprozesse ermöglichen mehr Präzision, rauben aber viel Fertigungszeit.

Revolution der Keramikbearbeitung dank neuer Werkzeuginnovation

Mit den Werkzeugen der MARLIN 3D-Laser Serie der ZECHA HartmetallWerkzeugfabrikation GmbH wird das Fräsen von Keramik grundlegend revolutioniert –
und das mit einer Technologie, die neue Maßstäbe für Präzision und Effizienz setzt.
Die Spezialisten für Mikrowerkzeuge aus Königsbach-Stein nutzen Laser zur
Herstellung ihrer innovativen Torus- und Kugel-Fräser sowie Spiralbohrer für die
Keramik- und Hartmetall-Bearbeitung.

Mit dieser Technologie lassen sich in hochharte PKD- und CVD-Schneidstoffe äußerst
filigrane, komplexe und bisher nicht realisierbare Geometrien präzise einbringen.
Zudem gelingt gerade bei kleinen Werkzeug-Durchmessern die Bestückung mit viel
mehr Schneiden als bisher. Beispiel dafür ist ein Torusfräser von 6 mm Durchmesser
mit 42 Zähnen. Die hohe Zahl der Schneiden und die auf das Material abgestimmte
Geometrie bewirken eine bessere Verteilung der Schnittkräfte und somit auch weniger
Wärmeentwicklung. Das ist wichtig, weil zu hohe Bearbeitungstemperaturen die
Materialeigenschaften mancher Keramikwerkstoffe beeinflussen können. Eine Innenund Schaftkühlung minimiert außerdem Reibung und Werkzeugverschleiß. Aufgrund
der neuen Lasertechnologie ist es ZECHA möglich, Spezialwerkzeuge mit jeder
beliebigen Form wie zum Beispiel Nutenfräser herzustellen. Weiter bietet das
vielseitige Angebot von ZECHA auch die Möglichkeit, Keramikgrünlinge effizient mit
diamantbeschichteten Werkzeugen zu bearbeiten.

Dieses Bündel an Vorteilen trumpft an entscheidender Stelle der Keramikbearbeitung:
bei höchster Oberflächenqualität, Maßhaltigkeit und Prozesssicherheit, die der Markt
zunehmend verlangt. Keramische Bauteile sind interessant für immer mehr
Hochleistungsanwendungen, weil sich technische Keramik aus vielfältigen
Werkstoffen mit verschiedensten, teils einzigartigen Eigenschaften herstellen und
gezielt auf ihren Einsatzzweck zuschneiden lässt. So sind die Anforderungen in der
Medizintechnik extrem hoch, da etwa biokompatible Keramik-Implantate eine perfekte
Passform brauchen, um gesundheitliche Risiken zu minimieren. In der Elektronik wird
Präzision auf Mikroebene verlangt, da zum Beispiel bei keramischen Isolatoren selbst
minimale Abweichungen zu Funktionsstörungen führen können. Und in der Luft- und
Raumfahrt, wo keramische Komponenten in Triebwerken oder Hitzeschutzsystemen
zum Einsatz kommen, entscheidet Maßhaltigkeit und auch Oberflächengüte über
Sicherheit und Effizienz.

Beeindruckende Fertigungspräzision am Musterteil

MPK Special Tools sichert diese geforderte extreme Genauigkeit, Oberflächengüte,
Prozesssicherheit und hundertprozentig reproduzierbare Qualität bestmöglich: Der
CNC-Einsatz der MARLIN 3D-Werkzeuge in der iQ300 von Makino bietet wiederholbare
3-Achsen-Bearbeitungspräzision bis in den Mikrometerbereich, kombiniert mit
fortschrittlicher Prüf- und Messtechnik. MPK-Markenzeichen ist eine große
Vielseitigkeit an über die Jahrzehnte perfektionierten Fertigungsverfahren, die in
puncto Keramik von Frästechnologien bis zu Flach-, Innen- und Außenschleifen reicht.
Dies erlaubt es, die Bearbeitungsstrategien an die spezifischen und sehr
unterschiedlichen Keramikwerkstoffe anzupassen.
„Um das umfassende MPK-Know-how für die Kunden greifbar zu machen, haben wir
ein Musterteil gefertigt, das sowohl die aktuellen Anforderungen der keramischen
Industrie als auch die Fertigungsvielfalt und -kompetenz in Schwäbisch Gmünd
widerspiegelt.“, beschreibt Jannik Kimmel, Leiter CNC-Fräsen. So erhielt das Musterteil
eine hochgenaue Innenbohrung (Ø1±0,001mm). Beim Einsatz eines PKD-Torusfräsers
mit 42 Schneiden gelangen bei der Exzenter-Bearbeitung sowie an Plan- bzw.
Bodenflächen Maßhaltigkeiten von 0,002 mm, Oberflächenrauheiten im
Nanometerbereich (Ra < 50 nm) sowie Ebenheiten innerhalb von 0,001 mm und
Radien-Toleranzen von 0,005 mm. Torx-Geometrien, Riffelungen, Fasen sowie
Normgewinde ließen sich mit verschiedenen Werkzeugen nahezu ohne Ausbrüche
herstellen. Die Größe der Ausbrüche liegt im Korngrößenbereich von maximal 5 µm.
Auf der Rückseite des Musterteils kam verstärkt die MPK-Kompetenz im KeramikSchleifen zum Tragen.

Dienstleistung Keramikfräsen:

Beratung und schnelle Fertigung ab Losgröße 1
„Unsere langjährige Erfahrung im Hartmetallbereich hilft uns in manchen Punkten auch
bei der Hochleistungsbearbeitung von Keramiken. Wir finden maßgeschneiderte
Lösungen für individuelle Anforderungen ab Losgröße 1“, sagt Jannik Kimmel.
Auftraggeber gerade von höheren Stückzahlen profitieren besonders von der
effizienteren und schnelleren Fertigung, die Keramikfräsen gegenüber Schleifen
ermöglicht. Dies kann einen wichtigen Beitrag leisten, wenn es um Time-to-Market
geht. Auch ersparen sich Kunden damit die Anschaffung der speziellen, wissens- und
kostenintensiven Werkzeuge, Maschinen und Techniken für die Keramikbearbeitung.
„Und als überzeugte Präzisionstechniker versprechen wir auch unserer KeramikKlientel: Bei uns führt das µ Regie“, resümiert Christoph Steiner.
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MPK Special Tools GmbH

Die MPK Special Tools GmbH mit Sitz in Schwäbisch Gmünd ist seit über 60 Jahren
Experte in der Präzisionstechnik. Erfahren und kompetent vor allem in der Stanz- und
Umformtechnik sowie der Herstellung von Sonderwerkzeugen nach
Kundenzeichnungen, bietet das Unternehmen Lösungen in höchster Präzision und
beliebigen Stückzahlen für Aktivteile aus Hartmetall und Stahl entlang der gesamten
Prozesskette an. MPK-Markenzeichen ist fundiertes Know-how in vielfältigen
Fertigungsverfahren wie etwa CNC-Schleiftechnik, Startlochschießen, Draht- und
Senkerodieren, Hartmetallfräsen sowie Finishbearbeitung und Schrumpftechnik,
realisiert mit einem ausgewählten Park modernster Fertigungsmaschinen. Neuste
Dienstleistung ist das mikrometergenaue CNC-Fräsen ultraharter Keramik-Werkstoffe.
Die MPK Special Tools GmbH ist eine Schwester der ZECHA HartmetallWerkzeugfabrikation GmbH aus Königsbach-Stein.

www.mpk-specialtools.de