KERAMIEK: EEN WERELD OP ZICHZELF MET FASCINERENDE MOGELIJKHEDEN

Via: https://www.devicemed.de/keramik-eine-eigene-welt-mit-faszinierenden-moeglichkeiten-a-767323

Staal is de moedertaal van de ontwerper, zeggen ze. Dus terwijl ze op veilige grond zijn voor metalen – en in toenemende mate ook voor polymeren – is dit zelden het geval voor keramiek. Veel ontwikkelingsprojecten hebben daarom noodsituaties. Een gesprek met een keramische specialist die menig constructeur zou kunnen helpen.

  • Ontwikkelingspartner voor hoogwaardig gesinterd keramiek
  • Lage dichtheid, hoge temperatuurbestendigheid en hardheid
  • Medische technologie is een belangrijk toepassingsgebied voor gesinterde keramische componenten

      Spuitgegoten “green machine” en afgewerkt gesinterd kaakimplantaat gemaakt van zirkoniumoxide. Het onderdeel maakt indruk met zijn precies gevormde externe structuur, die de ingroei in het bot bevordert (afbeelding: Klaus Vollrath)

      Spritzgegossener „Grünling“ und fertig gesintertes Kieferimplantat aus – Zirkoniumoxid. Das Teil besticht durch seine präzise konturierte Außenstruktur, die das Einwachsen in den Knochen begünstigt (Bild: Klaus Vollrath)

“We zijn vaak het aanspreekpunt voor ontwerpafdelingen uit allerlei branches die zich niet langer bewust zijn van problemen met conventionele materialen in hun ontwikkelingsprojecten”, meldt Harrie Sneijers, Sales Director bij  Formatec Ceramics. in de Nederlandse stad Goirle. Dit komt door het feit dat gesinterd keramiek volledig verschillende eigenschappenpectra heeft en een volledig ander productieproces dan metalen ondergaat. Veel ontwerpers die gewend zijn aan metalen of kunststoffen, ontmoeten een nieuwe, volledig onbekende wereld. Dit begint met het feit dat keramiek niet plastisch vervormt, maar plotseling kan breken door verkeerd gekozen gebruiksomstandigheden. Bovendien zijn veel ontwerpers niet bekend met het feit dat tijdens het fabricageproces rekening moet worden gehouden met afmetingsveranderingen van 20 tot 30 procent en dat grotere wanddikten of veranderingen in de wanddikte de producten nadelig kunnen beïnvloeden. Dit gebrek aan ervaring leidt vaak tot tegenvallers in het ontwikkelingsproces.

ENGINEERINGPARTNER VOOR ALLE SOORTEN KERAMIEK

“De gevolgen kunnen dramatisch zijn als tijd- en kostenbudgetten worden overschreden en projecten in de problemen komen”, meldt Sneijers vanuit de praktijk. In dergelijke gevallen zijn hij en zijn collega’s zo druk dat ze zich bijna herinnerd voelen aan een ziekenhuisafdeling. Ze zijn goed uitgerust om een ​​breed scala aan taken op te lossen.

Formatec heeft een hele reeks werkwijzen voor de bereiding van gesinterde keramische componenten, bijvoorbeeld keramische spuitgieten (Ceramic Injection Molding, CIM), 3D-printen en bewerking van blanks en daartoe heeft een aantal materialen zoals zirconia (ZrO 2 ), Alumina (Al 2 O 3 ) en siliciumnitride. Er zijn ook materialen met bijzondere eigenschappen zoals ESD (gratis), of het samengestelde oxide ATZ (Al 2 O 3 + ZrO 2), die wordt gekenmerkt door een bijzonder hoge buigsterkte met gelijktijdige biocompatibiliteit, zodat deze bijvoorbeeld wordt gebruikt voor tandheelkundige implantaten. Formatec werkt nauw samen met klanten om nieuwe oplossingen te ontwikkelen.

VOORDELEN VAN GESINTERDE KERAMISCHE COMPONENTEN

“In vergelijking met metalen of kunststoffen, wordt keramiek gekenmerkt door lage dichtheid, hoge temperatuurbestendigheid en hardheid”, noemt Sneijers drie belangrijke materiële voordelen. Daarbij komt corrosie en slijtvastheid, lage thermische uitzettingscoëfficiënten, meestal goede thermische en elektrische isolatie en ongevoeligheid voor de meeste oplosmiddelen en chemicaliën. De temperatuurbestendigheid van siliciumnitride (Si 3 N 4  + additieven) is 1.200 ° C, Al 2 O 3 keramiek en ATZ is bestand tegen zelfs 1.600 °. Ze behouden hun goede mechanische sterkte tot temperaturen waarbij de meeste metalen al onder hun eigen gewicht vervormen.

Ook indrukwekkend zijn de toename in buigsterkte: terwijl dit in 1950 slechts 150 MPa was voor aluminiumoxide-porselein, bereiken ATZ-materialen vandaag 2000 MPa. Een ander voordeel van vrijwel alle keramische materialen is hun hoge hardheid van 1350 HV indien ZrO 2  tot 2000 HV voor Al 2 O 3 . Additieven kunnen worden gebruikt om speciale eigenschappen in te stellen van geval tot geval, zoals antistatisch gedrag, elektrische geleidbaarheid of kleurrijke kleuren. Hoewel Formatec de voorkeur geeft aan het werken met commercieel verkrijgbare standaardsamenstellingen, ontwikkelt het ook speciale materialen, indien nodig, tot exotische materialen, bijvoorbeeld voor toepassingen in de nucleaire geneeskunde.

VERSCHILLENDE TOEPASSINGEN IN MEDISCHE TECHNOLOGIE

”  Medische technologie  is een zeer belangrijk toepassingsgebied voor gesinterde keramische componenten”, noemt Sneijers een toepassingsgebied. De reden hiervoor is vooral hun uitstekende biocompatibiliteit. Dit is de reden waarom medische experts vaak de voorkeur geven aan gesinterd keramiek tegen metalen, inclusief implantaten die bedoeld zijn om permanent in het lichaam te blijven. Voorbeelden zijn gewrichtsprothesen zoals acetabulum of kniegewrichten. Het gebruik van keramiek in plaats van metaal vermindert het risico van ongewenste reacties.

Een andere interessante toepassing zijn tandheelkundige implantaten. Tot nu toe werden tandheelkundige implantaten van ATZ vaak gemalen uit geperste blanks. CIM-spuitgieten maakt kostenbesparingen tot 75 procent mogelijk. Dankzij de mogelijkheden van het spuitgietproces krijgt de buitencontour van de inserts bovendien een speciale fijne structuur die snelle en veilige botingroei bevordert.

enEnglish deDeutsch