Herausfordernde Werkstoffe präzise laserbearbeitet: Hochleistungskeramik für extreme Anwendungen
Technologie, Material & Anwendung
Hochleistungskeramiken gehören zu den hart-spröden Materialien und haben besondere Eigenschaften, die ihre Bearbeitung anspruchsvoll machen. Laserverfahren ermöglichen eine hochpräzise Bearbeitung dieser Werkstoffe und eröffnen neue Ansätze für Anwendungen unter extremen Bedingungen.
Technische Keramiken kommen überall dort zum Einsatz, wo konventionelle Werkstoffe an ihre Grenzen stoßen. Geringes Gewicht, extreme Härte, hohe Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit sowie besondere elektrische oder optische Eigenschaften machen diese Materialien für anspruchsvolle Anwendungen, wo Werkstoffen unter extremen Bedingungen zuverlässig funktionieren müssen, interessant. Gleichzeitig stellen diese Eigenschaften hohe Anforderungen an die Bearbeitung von Hochleistungskeramiken. Hier nutzen wir innovative Laserverfahren wie die CO2-/YAG-, Ultrakurzpuls- oder die wasserstrahlgeführte Laserbearbeitung. Diese ermöglichen eine hochpräzise Bearbeitung solcher anspruchsvollen Materialien wie beispielsweise Al2O3, AlN, ZrO2, SiC, Si3N4, Glaskeramik, Glas, Si, B4C sowie BN.
Einsatzbereiche
Gerade in der Verteidigungstechnik müssen Werkstoffe unter extremen Bedingungen zuverlässig funktionieren. Borcarbid ist aufgrund seiner hohen Härte und geringen Dichte für leichte keramische Schutzsysteme interessant. Es kann beispielsweise in ballistischen Schutzkomponenten für Personen (in Schutzwesten und Helmen), Fahrzeugen oder anderen Systemen wie Schutzschildern eingesetzt werden. Die Kombination aus hoher Schutzwirkung und geringem Gewicht ermöglicht hierbei die Entwicklung leistungsfähiger und zugleich mobiler Schutzlösungen.
Laserbearbeitete Borcarbid-Platte für Schutzwesten
Laserbearbeitete Borcarbid-Platte für Fahrzeuge
In der Luft- und Raumfahrt, Verteidigungstechnik sowie in Hochtemperaturanwendungen punktet der Werkstoff Bornitrid mit seiner hohen Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und geringen Reibung. Hier kann das Material beispielsweise als Beschichtung, Isolator oder Bestandteil von Komponenten für Turbinenmotoren, Hitzeschilder, Raketendüsen oder auch zum Strahlungsabschirmung eingesetzt werden. Dabei hält es hohen thermischen und chemischen Belastungen zuverlässig Stand.
Laserbearbeitete Bornitrid-Komponenten für Hochtemperaturanwendungen
Weiterhin finden Hochleistungskeramiken Einsatz in sensorischen und optoelektronischen Geräten wie Aufklärungssysteme oder Schutzsystemen. Dabei werden transparente Keramiken wie Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) oder Spinell als optische Komponenten in Nachtsichtgeräten, Laserschutzfenstern oder Infrarotkameras eingesetzt. Hier überzeugen sie durch ihre hohe optische Qualität, Kratzfestigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen thermische und chemische Belastungen.
Auch in der Radartechnik, Antriebstechnik, Elektronik und Hochfrequenztechnik finden wir keramische Werkstoffe, wenn es auf Temperaturbeständigkeit, elektrische Eigenschaften und mechanische Stabilität ankommt.
Herausforderung in der Bearbeitung
Die besonderen Eigenschaften, die technische Keramiken für eine Vielzahl von Anwendungen unter extremen Bedingung interessant machen, stellen gleichzeitig eine Herausforderung bei ihrer Bearbeitung dar. Hohe Härte, Sprödigkeit und anspruchsvolle thermische Eigenschaften erfordern präzise und kontrollierte Bearbeitungsprozesse. Genau hier bietet die Lasertechnologie interessante Möglichkeiten.
Lasertechnologie je nach Anforderung
Je nach Anwendung und Kundenanforderung stehen verschiedene Lasertechnologien und -verfahren zur Verfügung.
Bei der Materialbearbeitung von technischer Keramik mit dem CO2- oder YAG-Laser werden solide und bewährte Endergebnisse in Qualität und Präzision erreicht, die für eine Vielzahl von Anwendungen mehr als ausreichend sind und zudem im Vergleich zu konventionellen Bearbeitungsverfahren wie Drehen, Fräsen, Bohren, Schleifen oder chemischen Methoden deutlich besser sind.
Mit dem Ultrakurzpuls(UKP)-Laser beearbeiten wir Hochleistungskeramiken mit hoher Präzision, sauberen Schnittkanten und ohne thermischen Wärmeeintrag. Dabei werden Mikrorisse, Ablagerungen und Abplatzungen vermieden.
Der wasserstrahlgeführte Laser errmöglicht neben der hochpräzisen Bearbeitung hart-spröder Materialien bei gleichzeitig reduziertem thermischen Einfluss auf das Werkstück sehr dünne Schnittfugen und senkrechte Schnittkanten.
Laserfeinbearbeitung anspruchsvoller Werkstoffe wie Hochleistungskeramik
Generell lassen sich mit der Lasertechnologie komplexe Geometrien und filigrane Strukturen realisieren, die mit konventionellen Bearbeitungsverfahren nicht umsetzbar sind.
So treffen zwei Besonderheiten aufeinander:
technische Keramiken für extreme Einsatzbedingungen und
hochpräzise Laserbearbeitung für anspruchsvolle Komponenten.
Die Kombination aus innovativen Werkstoffen und moderner Lasertechnologie bietet Möglichkeiten für leistungsfähige Anwendungen in der Verteidigungs-, Luft- und Raumfahrttechnik sowie weiteren Hochtechnologiebereichen.
Laserverfahren im Überblick
Wir können Hochleistungskeramik wie folgt bearbeiten:
Hochleistungskeramiken gehören zu den hart-spröden Materialien und haben besondere Eigenschaften, die ihre Bearbeitung anspruchsvoll machen. Laserverfahren ermöglichen eine hochpräzise Bearbeitung dieser Werkstoffe und eröffnen neue Ansätze…
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