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Technische Keramik Zukunft technischer Keramik bleibt von der Hartbearbeitung abhängig

| Autor/ Redakteur: DENNIS HAHMANN und andere / Josef-Martin Kraus

Eine verstärkte Anwendung technischer Keramik hängt vor allem von den Fortschritten in der Bearbeitung ab, zum Beispiel von der Etablierung endkonturnaher Formgebungsverfahren. Der wichtigste Wertschöpfungsprozess bleibt jedoch die Hartbearbeitung, deren Verfahrsspektrum bei Verschleißteilen breiter wird.

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Bild 1: Technische Keramik gewinnt bei Schneiden, Formwerkzeugen und medizinische Produkten an Bedeutung. Das zeigt eine Umfrage des WGP-Arbeitskreises.
Bild 1: Technische Keramik gewinnt bei Schneiden, Formwerkzeugen und medizinische Produkten an Bedeutung. Das zeigt eine Umfrage des WGP-Arbeitskreises.
( Archiv: Vogel Business Media )

Der WGP-Arbeitskreis „Bearbeitung sprödharter Werkstoffe“ hat eine Umfrage zur „Zukunft der Keramikbearbeitung“ durchgeführt. Zahlreiche Hersteller und Bearbeiter technischer Keramiken wurden befragt. Im Fokus der Befragung standen die Analyse der aktuellen Unternehmenssituation und die zukünftige Entwicklung des Produktspektrums sowie die dafür benötigten Bearbeitungsstrategien. Die Fragebögen wurden zu 90% vom mittleren Management beantwortet. Bei der Hälfte der befragten Unternehmen handelt es sich um vergleichsweise große Unternehmen mit mehr als 1000 Beschäftigten. Der Arbeitskreis der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktionstechnik e.V. (WGP) mit Sitz an der TU Chemnitz ist ein Zusammenschluss fertigungstechnisch orientierter Forschungsinstitute.

Verschleißteile im Maschinenbaubilden Schwerpunkt in den Portfolios

Die Umsatzentwicklung wird von allen befragten Unternehmen als durchweg positiv beurteilt, berücksichtigt jedoch nicht die durch die Finanzkrise hervorgerufenen Änderungen. Die Gewinnentwicklung wird – verglichen mit der Umsatzentwicklung – ebenfalls positiv, jedoch etwas weniger optimistisch gesehen. Steigender Wettbewerb und somit sinkende Gewinne trotz steigender Nachfrage können dafür als Ursache genannt werden.

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Das Spektrum an Bauteilen und Komponenten aus technischer Keramik ist bei den befragten Unternehmen über die verschiedenen Anwendungsfelder von nahezu gleicher Bedeutung, wobei der Schwerpunkt bei den Verschleißteilen im Maschinenbau liegt. Für das Jahr 2012 wird für alle Produktgruppen eine steigende Relevanz prognostiziert. Besonders die Bereiche Schneidkeramik, Um- und Abformwerkzeuge sowie medizinische Produkte könnten an Bedeutung gewinnen (Bild 1).

Der Schwerpunkt der befragten Unternehmen liegt auf der Herstellung von Endprodukten. Auf die Prozesskette zur Herstellung der Ausgangsprodukte – von der Pulveraufbereitung über das Gießen bis zur Faseraufbereitung und zum Keramisieren – sind bei der Befragung nur wenige Unternehmen eingegangen. Die Mehrheit der Unternehmen ist in der Bauteilfertigung tätig: von der Formgebung (Grün-/Weißbearbeitung, 23%) über Sintern (18%) bis zur Fertigstellung (Hartbearbeitung, 35%).

Gesamte Keramikpalette gewinnt an Bedeutung

Aktuell haben die klassischen keramischen Funktionswerkstoffe wie Oxid-, Nitrid- und Karbidkeramik sowie die Glaskeramiken eine höhere Bedeutung als keramische Verbundwerkstoffe und keramische Schichten. In Zukunft wird die Relevanz aller keramischen Werkstoffe mit Ausnahme der Glaskeramiken – besonders keramische Schichten – als „steigend“ eingeschätzt. Nach Einschätzung der befragten Unternehmen hat die Hartbearbeitung einen Anteil von 50% an der Wertschöpfung der wichtigsten Produkte aus technischer Keramik. Aufgrund der verstärkten Anwendung der Near-Net-Shape-Technik (endkonturnahe Formgebung) bei Materialrohlingen und der Grünlingsbearbeitung wird bis zum Jahr 2012 ein leichter Rückgang des Anteils der Hartbearbeitung an der Wertschöpfungskette erwartet.

Die Umfrageergebnisse zu den aktuell und zukünftig geplanten Hartbearbeitungsverfahren zeigen keine signifikanten Unterschiede (Bild 2). Die am häufigsten zur Anwendung kommenden Verfahren sind konventionelle Schleifverfahren wie das Plan- und das Rundschleifen. Ein leichter Zuwachs wird lediglich bei den Sonderverfahren Laserbearbeitung und Hybridverfahren erwartet, zum Beispiel beim ultraschallunterstützten Schleifen. Dem Hartdrehen keramischer Werkstoffe wird aktuell – wie auch zukünftig – nur eine untergeordnete Bedeutung zugewiesen.

Handlungsbedarf und Potenziale zur Optimierung der Hartbearbeitungsverfahren werden hauptsächlich in der Reduktion der Haupt- und Nebenzeiten sowie der Steigerung der Prozesssicherheit gesehen. Diesbezüglich sind Neuinvestitionen in klassische Werkzeugmaschinen, vor allem Schleifmaschinen, und Messmittel geplant. Dagegen stehen bei kaum einem der befragten Unternehmen Investitionen in Hybridverfahren an.

Alle Befragten sehen mehrheitlich die Kompetenz in der Hartbearbeitung als Instrument zur Differenzierung zum Wettbewerber. Außer der bilateralen Forschung und dem Know-how-Transfer vom Zulieferer werden besonders Fachmessen, Workshops und Konferenzen zur Gewinnung neuer Erkenntnisse im Bereich der Hartbearbeitung genutzt. Beim Produktspektrums wird vor allem ein Zuwachs medizinischer Produkte, zum Beispiel Implantate und Prothesen, erwartet.

Dipl.-Ing. Dennis Hahmann ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW ) der Universität Hannover, Dipl.-Ing. Wiebke Hahmann ist wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) der TU Braunschweig, Dr.-Ing. Peter Herzenstiel ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Fertigungstechnik und Betriebsorganisation (FBK) der Universität Kaiserslautern. Dipl.-Ing. Christoph Sammler ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) der TU Berlin. Weitere Informationen: Dennis Hahmann, Universität Hannover, Tel. (05 11) 7 62 -53 89, Fax (05 11) 7 62- 51 15, hahmann@ifw.uni-hannover.de

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