Längere Standzeiten durch Bauteile aus Hochleistungskeramik

norelem bietet im Bereich der Positionierelemente ein umfassendes Sortiment – darunter auch Produkte aus Hochleistungskeramik.

Wer bei norelem Bedienteile kauft, hat die Qual der Wahl: Mit mehr als 60.000 Norm- und Bedienteilen bietet das Unternehmen ein äußerst umfassendes Vollsortiment. Das riesige Portfolio ist ein großer Vorteil für Konstrukteure, die hier für beinahe jede Anforderung das richtige Produkt finden. Auch bezüglich der Werkstoffe bleiben bei norelem keine Wünsche offen. Stahl, Edelstahl oder Kunststoff: Welche Materialien zum Einsatz kommen sollten, hängt von der jeweiligen Applikation ab. Gerade in Einsatzbereichen, in denen Komponenten möglichst robust, zuverlässig und langlebig sein müssen, sind die verwendeten Werkstoffe ein wichtiger Faktor. Immer mehr Bedeutung gewinnt dabei die Hochleistungskeramik. Im Produktportfolio von norelem finden sich Aufnahme- und Auflagebolzen, Zylinderstifte, Passfedern, Führungsbuchsen und Kugellager aus diesem speziellen Werkstoff.

Durch den Einsatz von Keramikprodukten ergeben sich oft Wettbewerbsvorteile, schließlich sind die positiven Eigenschaften zahlreich: Zu nennen ist zunächst die hohe Formstabilität, Biege- und Verschließfestigkeit. Bauteile aus Hochleistungskeramik arbeiten dauerhaft mit hoher Präzision, denn auch bei starker Beanspruchung treten so gut wie keine Verschleißerscheinungen auf. Korrosion ist ebenfalls ein Fremdwort für diesen Werkstoff. Somit müssen Maschinenteile deutlich seltener gewartet und ausgetauscht werden. Gerade bei anspruchsvollen Anwendungen sollten Anwender deshalb nicht vor den höheren Preisen zurückschrecken – die Komponenten aus Hochleistungskeramik machen sich mittel- und langfristig im wahrsten Sinne des Wortes „bezahlt“.

Keramische Auflagebolzen müssen deutlich seltener gewartet und ausgetauscht werden als Produkte aus Metall.

Einsatz von keramischen Komponenten im Maschinenbau

Im Maschinenbau ist in vielen Fällen die Temperaturbeständigkeit von Keramik von Vorteil: Sie sorgt für eine minimale Wärmeausdehnung der Bauteile. Auch bei schwierigen klimatischen Bedingungen ist somit eine hohe Genauigkeit und eine geringe Abnutzung gewährleistet. Aber auch für Anwendungen mit hoher mechanischer Belastung ist der robuste Werkstoff aufgrund seiner hohen Biegefestigkeit und Härte eine gute Wahl. Dank der mechanischen Festigkeit bei gleichzeitig geringer Dichte arbeiten zum Beispiel Werkzeuge aus Keramik auch unter höchster Belastung über einen langen Zeitraum präzise, zuverlässig und verschleißfrei.

Ein Produktbeispiel aus dem norelem Vollsortiment sind keramische Zylinderstifte – auch bekannt als Passstifte. Die Bauteile sind auch als ziehbare Version mit einem Innengewinde erhältlich. norelem fertigt sie aus dem Spezial-Werkstoff Z-101 auf Zirkondioxid-Basis, der sich durch einen maximalen Härtegrad, eine optimale Biegefestigkeit und höchste Schlagzähigkeit auszeichnet. Zylinderstifte aus diesem Werkstoff sind extrem widerstandsfähig gegenüber Abrieb und erreichen somit erheblich längere Standzeiten als metallische Ausführungen – auch bei extremer mechanischer Beanspruchung.

Keramische Zylinderstifte sind als Anschläge, Lagerwellen für Umlenkrollen oder für Leiterplattenaufnahmen einsetzbar. Nicht zuletzt werden sie gerne für den Vorrichtungsbau in der Schweißtechnik genutzt, da sie elektrisch isolieren und hochpräzise gefertigt sind.

Keramische Aufnahmebolzen finden häufig in der Positionierung von Karosserieblechen Verwendung.

Keramische Aufnahmebolzen in der Automobilindustrie

Ein weiteres Produktbeispiel sind keramische Aufnahmebolzen, die häufig in der Positionierung von Karosserieblechen Verwendung finden. Der Hintergrund: Immer wenn Bleche oder andere Bauteile häufig bzw. in hohen Stückzahlen eingelegt werden, kommt es zu Reibverschleiß an den Positionierelementen – in diesem Fall den Aufnahmebolzen. Weil reguläre Komponenten aus Metall aufgrund der hohen Abnutzung ausgetauscht werden müssten, entstehen zusätzliche Kosten durch Maschinenstillstand, Ersatzteilbeschaffung und Montage.

Anders gestaltet sich das beim Einsatz von keramischen Auflagebolzen: Praxisfälle haben gezeigt, dass die Standzeit der Vorrichtung im Vergleich zu herkömmlichen Aufnahmebolzen aus Werkzeugstahl um das 20-fache erhöht ist. Konkret lag die Standzeit in einem Anwendungsfall bei nur vier Wochen, danach musst der Aufnahmebolzen aus Werkzeugstahl aufgrund des hohen Verschleißgrades ausgetauscht werden. Der Anwender entschied sich deshalb, auf eine Keramik-Komponente umzusteigen – mit großem Erfolg: Die Standzeit erhöhte sich auf 72 Wochen (1,5 Jahre). Obwohl der Preis für die Keramikbolzen höher ist, lohnte sich der Umstieg für diesen Kunden auf ganzer Linie.

Ein weiterer Vorteil des Materials: Keramik wirkt thermisch, aber auch elektrisch isolierend: Das ist in allen Anwendungsfällen von Vorteil, bei denen die Gefahr eines Stromdurchschlags besteht. So macht es Sinn, bei empfindlichen Produkten wie Leiterplatten Aufnahmebolzen aus Keramik zu nutzen – in diesem Fall eignet sich der Werkstoff Zirkonoxid (Cerazur), der verschleißfest, elektrisch nichtleitend sowie chemisch resistent ist. Die Leiterplatten sind somit vor einer Beschädigung durch Stromschläge geschützt. Zudem kann es hier nicht zu Metallabrieb kommen, was in dieser Branche ebenfalls relevant ist.

Hygienische Komponenten für anspruchsvolle Branchen

„Saubere“ Komponenten spielen aber auch in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie eine tragende Rolle: Hier müssen besondere Hygienestandards erfüllt werden, weswegen sich alle verbauten Komponenten nicht zuletzt leicht reinigen lassen müssen. Keramikprodukte sind lebensmittelecht und bieten eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Säuren, Laugen und Dämpfen. Sie sind generell unempfindlich gegenüber Chemikalien, sind druckbeständig sowie temperaturstabil und trotzen somit auch häufigen und intensiven Reinigungsvorgängen. Gerade in der Lebensmittelindustrie ist zudem von Vorteil, dass beim Einsatz von Keramik keine Spänebildung auftritt – die Komponenten sind somit tauglich für den Einsatz in der Lebensmittelproduktion.

Das Fazit: In vielen Anwendungsfällen, bei denen es auf die Robustheit der Komponenten ankommt, lohnt sich der Einsatz von Bauteilen aus Hochleistungskeramik. Die höheren Beschaffungskosten werden durch die längeren Standzeiten mehr als ausgeglichen. Die Experten von norelem beraten gerne, welches Produkt die ideale Wahl für die jeweilige Applikation ist.