Gesamtpaket aller Decks(ohne Bilder) Flashcards

Question 1

Q

Minimaldefinition: keramischer Werkstoffe

Answer

A

Anorganische und nichtmetallische Werkstoffe, die aus einer Rohmasse geformt werden und ihre typischen Eigenschaften durch einen Sintervorgang erhalten.

Question 2

Q

Typische Kristallstrukturen bei überwiegend kovalenter Bindung

Answer

A

krz

kfz

Zinkblende-/Diamantstruktur

Question 3

Q

Auswahlkriterien für keramische Ausgangspulver

Answer

A

Reinheit

Partikelgröße (~ 1 / Sinterfähigkeit)

Morphologie und Größenverteilung

Agglomerationsgrad

Preis pro kg

Verfügbarkeit

Question 4

Q

Was ist Sintern?

Answer

A

WBH mit dem Ziel Stofftransport auszulösen, so dass in Pulverstrukturen Zusammenhalt entsteht und die Porosität abnimmt.

Durch Sintern gewinnt der Grünling seine Festigkeit und Gebrauchseigenschaften.

Question 5

Q

Def. Piezoelektrischer Effekt

Answer

A

Umwandlung mechanischer Verformung in elektrische Signale und umgekehrt.

Question 6

Q

Einteilung der Keramik nach Funktion

Answer

A

Gebrauchskeramik (klassische Silikatkeramik)

>grob (Ziegel, Baukeramik)
> fein (Töpferwaren, Porzellan

technische Keramik (Ingenieur-/Hochleistungskeramik)

> Funktionskeramik (elektr., thermisch, optisch etc)
>Strukturkeramik (mech., chem., tribolog. etc)

Question 7

Q

Typische Kristallstrukturen bei überwiegend ionischer Bindung

Answer

A

Antiflourit-Struktur

Rutil

hdp

Question 8

Q

Vor- und Nachteile von kleinen Partikeln

Answer

A

+ schnelleres Sintern

+ weniger Poren im gesinterten Bauteil

+ Herring’sches Gesetz

schlechtes Packverhalten
Agglomeration
höheres Reaktionsverhalten mit Verunreinigungen

Question 9

Q

3 Teilschritte beim Sinterprozess

Answer

A

Umordnung der Pulverteilchen

Verdichten des Körpers (abnehmende Porosität)

Vergröberung der Körner (Kornwachstum)

(Prozesse überlappen teilweise)

Question 10

Q

Unterschied zwischen direktem und inversen Piezo-Effekt

Answer

A

direkt: mechanische Deformation des Kristalls -> Entstehung einer zur Deformation proportionalen elektrischen Polarisation an der Oberfläche (Prinzip der Sensorik)
invers: Anlegen einer elektrischen Spannung -> Entstehung einer zur angelegten Spannung proportionalen inneren mechanischen Spannung (Prinzip der Aktorik)

Question 11

Q

Stoffliche Einteilung der Keramik

+ Merkmale

Answer

A

Oxidkeramik

-> ionische Bindung, unter Sauerstoff stabil

Silikatkeramik

-> mehrphasig, hoher Glasanteil

Nichtoxidkeramik

-> kovalente Bindung, extreme Härte, hoher E-Modul, höchste Schmelzpunkte

Question 12

Q

Typische Kristallstrukturen bei Auftreten mehrerer Bindungsstrukturen

Answer

A

Silikate, wie z.B. Quarzkristalle

Question 13

Q

Synthesemöglichkeiten zum Herstellen von keramischen Pulvern

Answer

A

Festkörperreaktion

Schmelzverfahren

Synthese aus Lösungen

Gasphasenabscheidung (CVD)

Pyrolyse

Question 14

Q

Was passiert beim Sintern (energetisch)?

Answer

A

Oberflächen u. später Grenzflächenenergien sinken durch Konrwachstum.

> steigender Anteil abgesättigter chem. Bindungen
> Verfestigung

Question 15

Q

Arten von piezoelektrischen Materialien

Answer

A

Piezoelektrika (Pyroelektrika (Ferroelektrika))

Question 16

Q

Industrielle Formgebungsverfahren für Keramiken

Answer

A

Eindrehen

Pressen / Gießen

Stampfen

Vibrieren

Explosivformung

Question 17

Q

Warum wird die theoretische Festigkeit nicht erreicht?

Answer

A

Keramiken sind durch Polykristallinität und statistisch verteilte Gefügefehler gekennzeichnet.

Question 18

Q

Herstellungsmethoden für Al₂O₃-Pulver

Answer

A

Bayer-Verfahren aus Lösung

Hydrolyse von Alkoxiden

Alum-Verfahren

Sol-Gel aus Lösung

Question 19

Q

Makros- und Mikroskopische Vorgänge beim SIntern?

Answer

A

Schwindung

Umordnung v. Teilchen

Änderung der Poren: * Form * Menge * Größe und Verteilung

Kornwachstum

Entstehung neuer Phasen möglich

veränderung mech. u. phys. Eigenschaften

Question 20

Q

Gebräuchlichste Herstellungsverfahren für Piezokeramiken

Answer

A

Pressverfahren

Foliengießverfahren

Question 21

Q

Arten von Formgebungsverfahren: Schlickergießen

Answer

A

Vollguss

Hohlguss

Kombiguss

Question 22

Q

Einflussfaktoren auf die Festigkeit und Zuverlässigkeit keramischer Werkstoffe

Question 23

Q

Bayer-Verfahren zur Herstellung von Al₂O₃

Answer

A

Bauxit -> brechen / mahlen

Rohstoff + NaOH + H₂O unter Druck -> filtrieren

Rotschlamm abscheiden, Na[Al(OH)₄] abkühlen

Kalzinieren des Aluminiumhydroxids

Drehrohröfen

Mahlen

99,5% reines Aluminiumoxid

Question 24

Q

Triebkraft des Sinterns

Answer

A

Erreichen Zustands geringster freier Enthalpie

Hohe OF Energie im Pulver stellt Triebkraft bereit, Temperatur lediglich zur Aktivierung der Diffusion Beeinflussung des Sinterverhaltens durch … möglich: mech. Druck (Drucksintern) Konzentrationsgradienten oder chem Reaktion der Ausgangsstoffe (Reaktionssintern -> AluminiumNitrit?) Anwesenheit einer Schmelze die Teilchenumorientierung bzw. Lösung und Wiederausscheidung ermöglicht ( Flüssigphasensintern)

Question 25

Q

Klassische Anwendungsbeispiele für Piezo-Keramiken

Answer

A

Piezoelektrische Injektoren

Abstandssensoren für Einparkhilfe-Systeme

Question 26

Q

Arten von Formgebungsverfahren: Bildsame Formung

Answer

A

Quetschformen

Spritzformen

Drehformen

Strangformen

Question 27

Q

Die drei Grundfälle der Rissausbreitung

Question 28

Q

Herstellungsmethoden für ZrO₂-Pulver

Answer

A

ZrO₂ aus Lösung

ZrO₂ aus Schmelze

ZrO₂-Y₂O₃ aus Lösung

Question 29

Q

Verdichtungsverlauf (Diagramm)

Question 30

Q

Def.: Kondensator

Einfluss von Dielektrika

Answer

A

Elektrisches Bauelement, dass zur Speicherung von elektrischer Ladung und Energie dienen.

-> Die Kapazität von Kondensatoren lässt sich durch Dielektrika um Zehnerpotenzen erhöhen.

Question 31

Q

Arten von Formgebungsverfahren: Pressen

Answer

A

Heißpressen

Isostatikpressen

Trockenpressen

Stampfen

Feuchtpressen

Question 32

Q

Bruchzähigkeit

Def.
Formel

Answer

A

Bruchzähigkeit ist der Widerstand gegen instabilen Risswachstum

Die Bruchzähigkeit wird durch den kritischen Spannungsintensitätsfaktor K_IC beschrieben.

Question 33

Q

Herstellungsmethoden für SiC-Pulver

Answer

A

Acheson-Prozess

kontinuierlicher Acheson-Prozess

Carburierung

Gasphasenreaktion

Question 34

Q

Verdichtungsstadien beim Sintern I Anfangsstadium

Answer

A

* Umordnung der Körner * Sinterhalsbildung * ca 75% theoretische Dichte * Diffusion an Kornoberfläche * offenes Porennetzwerk * beginnende Verfestigung * starker Verlust der Triebkraft durch Reduktion der freien Oberflächen * Sinterhälse bilden sich ! * Kontaktpunkte zu Kontaktflächen * Teilchen bilden Kettenkoordination oder lokal enge Cluster * Materialtransport von OF zu den Hälsen macht partikel schlanker

Question 35

Q

Unterschied zwischen elektronisch leitenden Stoffen und ionisch leitenden Stoffen

Answer

A

elektronisch leitend: Elektronen bzw. Löcher sind die Ladungsträger. z.B. Metalle

ionisch leitend: Ionen bewegen sich über Leerstellen im Gitter oder über das Zwischengitter

z.B. Keramik

Question 36

Q

Grundlegender Unterschied von bildsamer Formgebung und Pressen

Answer

A

Bildsame Formgebung: Arbeitsmassen mit Feuchtigkeitsgehalten von 15-25%

Pressen: Verwendung von Pulvern als Arbeitsmasse.

Question 37

Q

Möglichkeiten an Verstärkungsphasen

Answer

A

spröde Teilchen

Faser bzw. Whisker

duktile Teilchen

Question 38

Q

Acheson-Prozess

Answer

A

Kohlenstoff-Kern mit angeschlossenen Elektroden wird mit einer Mischung aus SiO₂ und C +Additive umschüttet.

Bei einer Temperatur von etwa 2300°C entsteht amorphes SiC und SiC

SiO₂ + 3C -> Alpha-SiC + 2 CO

Question 39

Q

Kornwachstum beim Sintern (skizze)

Question 40

Q

Klausurrelevante Diffusionsmechanismen

Answer

A

Zwischengittermechanismus

Zwischengitterstoßmechanismus

Leerstellenmechanismus

Platzwechselmechanismus

Question 41

Q

Allgemeiner Verfahrensablauf für die Keramikherstellung

Answer

A

Rohstoffgewinnung / Rohstoffsynthese

Rohstoffaufbereitung / Mahlen, Feinmahlen (->Pulver)

Masseaufbereitung / Mischung eines Feedstocks

Formgebung

Grünkörperbearbeitung

Trocknung / Entbinderung (Ausbrennen) (->brauner Zustand)

Vorsintern (Verglühen) / Weißbearbeitung (->weißer Zustand)

Sintern (Brand)

Endbearbeitung (Hartbearbeitung und Finishing)

Question 42

Q

Typische E-Module von SiC, Al₂O₃ und t-ZrO₂

Answer

A

SiC: 400-450 GPa

Al₂O₃: 350-400 GPa

t-ZrO₂: 190-230 GPa

Question 43

Q

Herstellungsmethoden für Si₃N₄-Pulver

Answer

A

Direktnitrierverfahren

Diimid-Verfahren

Carbothermische Reduktion

Gasphasen-Verfahren

Question 44

Q

Festphasensintern

Answer

A

Sintern ohne überschreiten des Schmelzpunkts der Inhaltsstoffe (mehr und einphasig)

Verdichtung beruht auf Umlagerung von Teilchen und deren Form- und Größenänderung

Verdichtung durch Leerstellendiffusion

Triebkraft: Minimierung der Grenzflächenenergie

Question 45

Q

Schematischer Aufbau einer Brennstoffzelle

Question 46

Q

Möglichkeiten, um Nachteile von keramischen Werkstoffen zu umgehen

Answer

A

Verbundwerkstoffe mit Verstärkungsphase (keramische Matrix)

Schichtverbundwerkstoffe (keramische Schicht)

Question 47

Q

Grundsätze zum Fügen von Keramiken

Answer

A

Vermeidung von

Spannungsspitzen und Punktlasten
Zugspannungen
Schlag- und Stoßbeanspruchung
Zusatzbeanspruchung durch behinderte Wärmedehnung

Ausgleichen von Verformungsdifferenzen

Formschluss / Kraftschluss

Question 48

Q

Verfahren zur Granulatherstellung: Granulation

Answer

A

Granulation durch Abrollbewegung an geneigter Fläche

definierte Zugabe des Bindemittels durch Einspritzdüsen

Steuerung der Pelletgröße über Bindemittelanteil und Granulationsparameter (Tellerneigung, Drehgeschwindigkeit)

Question 49

Q

Flüssigphasensintern

Answer

A

mindestens ein Ausgangsstoff oder sich bildende Phase wird schmelzflüssig bei 3N4 ) bei >15Vol% kann die Schmelze alle Poren ausfüllen (WC/Co und SiSiC)

Verdichtung durch Umordnung fester Teilchen die von der Schmelze umschlossen werden

Verdichtung abhängig von guter Benetzung, gesteuert durch Kapillardruck

Vorteilhaft: Löslichkeit des Feststoffs in der Schmelze

Question 50

Q

Verfahren zur Granulatherstellung: Extrusion

(Ablauf und Einflussnahme auf Granulation)

Answer

A

Mischen -> Kneten -> Extrudieren

Granulation durch Extrusion von polymergebundenem Keramikpulver

definierte Zugabe des Bindemittels durch Einspritzdüsen

Steuerung der Pelletgröße über Schnittlänge und Düsendurchmesser

Question 51

Q

Einfluss von Sinterdruck und Korngröße

Answer

A

Heißpressen: schnelleres Sintern bei geringerer Temp. höhere Verdichtung wird erreicht (fast 100%) feinere Ausgangskorngröße hat ähnlichen (aber schwächeren) Effekt

Question 52

Q

Verfahren zur Pulverherstellung: Sprühgranulation

Answer

A

Homogenisierung / Stabilisierung -> Zerkleinerung -> Sprühtrocknung

Question 53

Q

Verdichtungsstadien beim Sintern II Zwischenstadium

Answer

A

* Körner bewegen sich nicht mehr * Korngrenzen- und Volumendiffusion * beginnendes Kornwachstum * Porenkonzetration in Kornzwischenräumen * Porenvolumen geschlossen * 75-90% der theoretischen Dichte - Schritt mit stärkster Schwindung! Wachstum der Hälse zu Korngrenzen führt zu Änderung der Kornform * durchgehende Porosität wird lateral eingeengt -> schlauchförmige schwindungsfähige Poren

Question 54

Q

Vergleich Gegenstrom-/Gleichstrom-Sprühtrockner

Answer

A

Gleichstrom: trocknet schonender, gleichmäßigere Kornform, Prozess dauert länger, hohe und schlanke Bauweise

Gegenstrom: energiesparend, Hohlkugeln und Donuts, schnellere Trocknung, niedrigere und breite Bauweise

Question 55

Q

Verdichtungsstadien beim Sintern III Endstadium

Answer

A

* ausgeprägtes Kornwachstum * Korngrenzdiffusion * Porenelemination * mögliche Behinderung der Verdichtung durch eingeschlossene Gase * >95% der theoret. Dichte * Verdichtung kommt zum Erliegen * Kornwachstum, Porenschwund und Porenwachstum

Question 56

Q

Prozessziele beim Mahlen

Answer

A

günstige Korngrößenverteilung

prozessoptimierte Kornform

größtmögliche aktive Oberfläche

Aufschließen von Rohstoffen

Struktuveränderung und chem. Reaktionen

Homogenisierung

Dispergierung

Question 57

Q

Diffusionsvorgänge im Anfangsstadium

Answer

A

Verdampfung und Kondensation 2. Oberflächendiffusion 3. Volumendiffusion von der Oberfläche 4. Volumendiffusion von Korngrenzen 5. Grenzflächendiffusion entlang Korngrenze

2-5: Beim Keramik vorherrschend

4 + 5 verantwortlich für Schwindung

Question 58

Q

Technisches Prinzipien beim Mahlen: Zerkleinerung durch Beanspruchung an einer Festkörperoberfläche

Answer

A

Korn gegen Oberfläche, z.B. Jet-/Prallmühle

Oberfläche gegen Korn, z.B. Rührwerksmühle

Korn gegen Korn, z.B. Jetmühle

Question 59

Q

Was passiert?

Answer

A

Regelfall: a wird größer (180°) * Abstand äuserer Körner nimmt zu * Abnahme der Schwindung

a wird kleiner: * Abstand äuserer Körner wird kleiner * Sinteraktivität steigt * Spannungen im Gefüge

Question 60

Q

Technisches Prinzipien beim Mahlen: Zerkleinerung durch Beanspruchung zwischen zwei Flächen

Answer

A

Schlag, z.B. Nocken im Walzenbrecher

Druck, z.B. Kugelbrecher, Kugelmühle

Scherung, z.B. Trommelmühle, Ringspaltmühle

Question 61

Q

Rolle der Additive beim Festphasensintern (+ Art der Einflussnahme)

Answer

A

Aufgaben: Verbesserung der Verdichtung, Erhöhung der Sintergeschwindigkeit, Hemmung des Kornwachstums

Erzielbar durch: Schaffung von Defektstellen, Behinderung der Krongrenzbeweglichkeit, Anreichern an Korngrenzen

Question 62

Q

Einflussgrößen auf die Mahlwirkung

Answer

A

Mahlaggregat

Mahlkugeln

Mahlbehälter

Mahlmedien

Mahldauer

Beanspruchungsart

Füllgrad

Temperatur

Question 63

Q

Sinterstadien beim Flüssigphasensintern

Answer

A

* Aufschmelzen des Additivs, Teilechenumlagerung * Lösung und Wiederauscheidungsprozesse der Festphase, Kornwachstum * Festphasensintern zur Dichtesteigerung (Skelettsintern)

Verdichtung erfolgt durch rasch ablaufende Anziehungs und Umlagerungsprozesse

Question 64

Q

Skizze: Funktionsprinzip einer Kugelmühle

Answer 59

A

Triebkraft wie immer! Sinterung abhängig vom Gehalt der fl. Phase und dem Benetzungswinkel

Keramische Systeme: Gute bis Vollständige Benetzung

Kapillarkräfte halten Teilchen stärker zusammen, ohne Verdichtung zu erwirken. ab ca. 30% Flüssigphase erfolgt Umorientierung in richtung dichteste Packung. Analog zu Parikelumlagerung im ersten Stadium der Festphasensinterung

Answer 60

A

Disperses System aus Elementen von Pulverteilcen in mehr oder weniger lockerem Zusammenhalt

Kollektiv aus Teilchen unterschiedlicher Form und Größe

Answer 61

A

Anziehungskraft 2er Teilchen: F=Benetzung-Kapillardruck

Wenn Benetzung Schlecht: F klein -> langsame Annäherung

==> Werkstoffe mit guter Benetzung und geringem Kapillardruck wählen

Answer 62

A

Quecksilberdruckporosimetrie (Porenradienverteilung von keram. Pulvern und Festkörpern)

Lasergranulometrie (Partikelgrößenverteilung “äquivalenter Kugeln” von Pulvern und Suspensionen)

Answer 63

A

aufschmelzen der niedrigschmelzenden Komponente

Hals und Brückenbildung

Kapillarkräfte ermöglichen schnelle Teilchenumorientierung

Gefahr der Ausbildung von Hohlräumen die später nicht mehr gefüllt werden

Teilchen noch in urspünglicher Form nur lokal dichter gepackt

Answer 64

A

Trockenpressen

Nasspressen / Feuchtpressen

Isostatisches Pressen

Extrudieren

Spritzgießen

Schlickerguss

Foliengießen

Heißpressen

Answer 65

A

(Analog der Verdampfung und Kondesation beim Festphasensintern) Nach Teilechnumlagerung liegt eine mehr oder minder dichte Teilepackung vor

Triebkraft: Energieminimierung

Ebenfalls: Reduktion des chem. Potentials

Mit steigender Temp diffusionsgesteuerte Verdichtungsvorgänge (Lösungsreaktionen)

Konzentrationsunterschiede steuern den Vorgang. (-> Abflachung von Körnern und scharfen Kanten -> Reduzierung der Reibung -> bessere Verdichtung

Answer 66

A

Schlickerherstellung (Mischen -> Mahlen -> Entlüften)

Formgebung (in Form gießen -> Fluid entziehen -> Schichtwachstum -> (optional) Schlicker ausgießen -> Trocknen -> Scherben entnehmen)

Thermische Behandlung (Vortrocknen / Entbindern -> Sintern -> Endkontrolle)

Answer 67

A

Stadium Diffusionsgestuerte Prozesse (Lösung u. Wiederaus. und Formangleichung)

unterschiedliche chem. Potentiale werden ausgeglichen

Ostwald Reifung

Verrundung der Körner bzw. Formangleichung an den Nachbarn Idiomorphes Wachstum bei schlechter Benetzung möglich

Answer 68

A

+ Preiswerter Rohstoff

+ Flexibilität

+ geringe Investitionskosten

+ große und komplexe Bauteile realisierbar

+ homogene Gefügestrukturen

+ hohe Gründichte im Vergleich zum Axialpressen

Answer 69

A

Am Ende des fl.Ph.Sinterns: Poreneliminierung und Kornwachstum

Wichtig: Benetzungsverhältnisse die auch Temperaturabhängig sind. Zu geringer Anteil an Schmelze ermöglicht an Berührpunkten Festphasensintern

Gefüge besteht aus starren Teilchenbrücken die von Schmelze umgeben sind -> Skelettartig

Answer 70

A

Verschleiß und chem. Alterung der Gießformen
große Formenzahl bei Serienfertigung
großer Raumbedarf = hohe Lagerkosten
lohnintensive Fertigung
langsame Scherbenbildung
Formen müssen nach Scherbenbildung getrocknet werden
Wiederaufbereitung des Schlickers ist arbeits-/kostenintesiv

Answer 71

A

Diffusionsvorgänge: Kornwachstum und Poreneliminierung

Körner bei Metallen rundliche bei Keramiken gerne Idiomorph

Typisch:

Ebene kristallograph. Begrenzungsflächen
Mantel-Kern-Strukturen mit Mischkristallen epitatktisch auf unreagiertn Körnern liegen
isolierte, runde Poren im Bereich der Schmelze

Eckige Poren, einspringende Winkel sowie fest/fest KG deuten auf Skelettbildung hin

Wichtig für Gefüge: der Winkel am Fest/fest/flüssig-Punkt

Answer 72

A

Gießfähige Suspension mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 30-40 vol-%

Answer 73

A

Druckunterstützung (mechanisch oder Gasdruck)

Verdichtung auch durch plastische Fließvorgänge

Prozesse: Plastic Yielding/Power Law Creep/Lattice and Surface Diffusion

Höhere Aufheizgeschwindigkeit -> feinkörniger, härter und weniger Risszäh

niedrigere Sintertemperatur möglich

geringste Porosität

beste mechanische und elektrische Eigenschaften

geringerer Zeit- und Energieeinsatz

Answer 74

A

Dosieren, Mahlen, Mischen

Verfahren: Schließen der Form -> Füllung mit niedrigem Druck -> Druckerhöhung auf Enddruck -> Druckabbau und Öffnen der Form -> Abnahme des Scherbens -> evtl. Restschlickerrücklauf und Nachverfestigung durch Druckluft

Verschwammen, Verputzen

Trocknen

Sintern

Finishing + Endkontrolle

Answer 75

A

Herstellung von Materialien die nicht konventionell herstellbar sind

homogene Gefüge (Enstehung aus Gasphase)

Überlagerung von Sintern u. chem Reaktion (gewählter Stoff liegt vorher nicht als Pulver vor)

Geschwindigkeit und Verdichtung maßgeblich Abhängig von der Reaktionsgeschwindigkeit bei Aktivgasen (N2)

hohe offene Porosität notwendig bei Festphasenreaktion

homogene Verteilung der Reaktanden nötig

Answer 76

A

+ geringer Verschleiß der Kunststoffformen

+ hohe Formtreue und konstante Maßtoleranzen

+ kleines Formenlager, schneller Formenwechsel

+ schnelle Scherbenbildung

+ keine Formenrücktrocknung nötig

+ höhere Festigkeit als beim drucklosen Verfahren

+ sehr hoher Massefluss

+ kontinuierliche Fertigung

+ geringe spezif. Formkosten pro Grünling

+ hohe Produktivität

Answer 77

A

Siliziumnitrid Si₃N₄: Zäh und Fest, ausgezeichnete Temperaturwechselfestigkeit, Verschließfest, niedrige Wärmedehnung, gute chem. Beständigkeit

Siliziumkarbid SiC: hohe Härte und Verschleißbeständigkeit, Korrosionsfest, hohe Festigkeit, Oxidationsbeständig, gut Temperaturwechselfest, gute Wärmeleitung

Answer 78

A

teure Formwerkstoffe (Sinterpolymere)
hohe Investitionskosten (Anlagentechnik)
großes Schlickervolumen in Umlauf (Sedimentationsgefahr)

Answer 79

A

Schlickerherstellung: Mahlen, Mischen, Entlüften

Formgebung: Foliengießen, Trocknen, Stanzen / Prägen, Laminieren / Wickeln

Therm. Behandlung: Ausheizen, Sintern, Endkontrolle

Answer 80

A

+ * einfache Ofentechnik * keine Brenngutmanipulation nötig * gleichmäsige Wärmeverteilung durch umseitige Heizung

* lange Prozessdauer von kalt zu kalt * hoder Bedarf an Brennhilfsmitteln * geringe Automatisierung

Answer 81

A

Mahlen, Mischen, Walzen, Entlüften

Über Siebmaskierung Siebdrucken, Trocknen, ggf. Laminieren

Ausheizen, Sintern

Endkontrolle

Answer 82

A

+ * hohe Ausbringung * kurze Durchlaufzeiten * hohe Automatisierung

* hoher Invest * hoher Raumbedarf * (hoher Automatisierungsgrad?) * aufwendige Brenngutmanipulation * aufwendige Isolierung je nach Bauform

Answer 83

A

Axialpressen

Isostatisches Pressen

Answer 84

A

konv.: Drehen / Fräsen / Bohren hohe Zeitspanvolumina bei Alu oder Stahl

HL Keramiken haben zu hohe Härte und Steifigkeit dafür. -> Nur Diamantwerkzeuge mit sehr geringen Zeitspanvolumina -> Nur Endbearbeitung

Answer 85

A

Kaltaxialpressen

Heißpressen

Answer 86

A

Regelmäsiges Abrichten und Profilieren notwendig (-> Bildung neuer Schneidkanten)

Große Verfahrensvielfalt -> Viele Bauteilgeometrien

Mehrstufige Prozesse zur Erhaltung der BT Festigkeit (Schruppen -> Schlichte -> Ausfeuern)

Answer 87

A

Kaltisostatpressen bei RT (Nassmatrizen- und Trockenmatrizenverfahren

Warmisostatpressen bei T = 80 bis 500°C

Heißistostatpressen bei T = 500 - 180°C

Answer 88

A

Spröder Werksstoff: Spanbruchstücke (primär: vor Schneide / sekundär: hinter Schneide) Mikrorisse im WS

Zonen: el. Deformation // Druckerweichung // Ritzen

Rissbildung um die Spanspur

duktiler WS: 1 Span

Zonen: el Verf. u. Reib. Korn/WS // el. u. pl. Verf. u. Reib. // el. und pl. Verf. + Spanabnahme u. Reibung

Answer 89

A

+ einfache Bauteile können endkonturnah hergestellt werden

+ großserientauglich, hohe Stückzahlen

+ günstig

+ gute Grünfestigkeit

+ gut automatisierbar

+ hohe Dichte

Answer 90

A

kontinuierliche Zugabe von Diamantsuspension (-> kein Abrichten)

nur ebene Geometrien

niedrige Zeitspanvolumina

Verbesserung von Formgenauigkeit und Oberflächengüte (Ra < 0,1um)

Answer 91

A

Dichte innerhalb des Presskörpers nicht konstant
keine Hinterschneidungen
Bohrungen / Vertiefungen nur in Pressrichtung möglich
teure Werkzeuge bei komplexen Bauteilen

Answer 92

A

Oberflächenmaterial wird abgetragen durch Rollbewegung und durch Ritzen (bei temporärer Verankerung mit der Läppscheibe) der Schneidkörner.

Es entstehen: nahezu isotrope Oberflächentopographien

regelos angeordnete Riefen

viele homogen verteilte Mulden

vereinzelt interkristalline Oberflächenausbrüche

Answer 93

A

Mischen, Mahlen

Absieben der Mahlkörper

Trocken, Sieben

->gebrauchsfertiges Heißpresspulver

Answer 94

A

2 komponentige Bewegung (mind. 1 oszillierend) nach größe der Oszill.Amplitude

unterschied Lang-/Kurzhubhonen

charakteristische gekreuzte Spur auf Oberfläche

geringe thermische Belastung durch niedrige Schnittgeschw.

Answer 95

A

+ schnell

+ Absenkung von Haltezeiten und Sintertemperaturen

+ feine, homogene Gefüge

+ Verarbeitung von problematischen Pulvern

+ sehr gut für Prototypen und Vorversuche geeignet

+ 100% dichte Bauteile

Answer 96

A

US-Schleifen/Läppen: überlagerung der konvent. Kinematik mit US Schwingung im Mikrometerbereich -> Reduzierung der Kräfte,Spangrößen,Werkzeugverschließ und Wärmeentwicklung -> Besser Oberflächengüte

5-Achens-Schleifen: Fräsen von Freiformflächen

Höchste Maß und Formtoleranz bei schwer spanbaren Materialien

Answer 97

A

nur einfache Geometrien
Nachbearbeiten erst im fertiggesinterten Zustand möglich
geringer Durchsatz
hohe Energiekosten
hohe Investitionskosten
Bauteileigenschaften nicht immer besser

Answer 98

A

SotA: Polieren Schleifen Läppen

Neu: EDM Laser

Answer 99

A

Hochgeschw. zerspanung ungeeignet für Hochleistungskeramik

Dicht gesinterte monolithische Keamik (hohe festigkeit und Härte) nicht konventionell Fräs und Drehbar

Trockenbearbeitung von gepressten Grünkörpern mit anschließender optimierter Sinterung ist Stand der Technik

Net-Shape Herstellung durch Spritzgießen bzw. Axialpressen (präzise u. komplexe Pressformen)

Funkenrosive Bearbeitung von el. leitfähigen Keramiken mit herausragenden mech. Eigenschaften

Answer 100

A

+ hohe Pulverpackungsdichte

+ homogenes Gefüge

+ isotrope Materialeigenschaften

+ beste Grüneigenschaften aller Verfahren

+ Trockenmatrizenverfahren automatisierbar

+ moderate Formkosten

Answer 101

A

Werkzeuge und Formen für Herstellung von z.B. Spritzgieß Keramik oder Faserverst. Polymeren sind Hochbeansprucht.

Steigerung der Standzeit durch Einsatz von Keramiken in den Werkzeugen

Präzisionswerkzeuge enthalten filigrane Strukturen und scharfe Kavitäten -> Konventionelle Herstellung nicht mehr möglich (Formgebung und Endbearbeitung) -> EDM (nach dem Sintern ist BT erst Halbzeug -> komplexe Geos durch EDM)

Answer 102

A

Grünbearbeitung zwingend erforderlich
hohe Investitionskosten
Geometrie stark eingeschränkt

Answer 103

A

Materialabtrag durch aufeinanderfolgende el. Entladung zwischen Werkzeugelektrode und el. leitfähigem Werkstück (dazwischen Dielektrikum, nicht leitend)

Varianten: Senkerodieren und Drahterodieren

Vorteile: Bearbeitung von Abrasionsfesten Werkstoffen

komplexe Geometrien

benötigt el. leitfähiges Werkstück

Answer 104

A

Kapselung von Pulver in vakuumdichter Hülle

Evakuierung der Hülle

Pulverkonsolidierung unter Druck und Temperatur

Chem. Ablösen bzw. Zertrümmern der Kapsel

Answer 105

A

Aufbauphase

Anstieg der Spannung zwischen den Elektroden

Ionisierung der Teilchen des Dielektirkums -> Bläschenbildung

Aufbau eines Plasmakanals

Stromfluss auf den Mantelflächen des Plasmakanals -> Durchbruch von Spannung (vgl. Blitz)

Answer 106

A

+ sehr feine Gefüge erzielbar

+ höchste Dichte

+ max. Härte

+ optimale Festigkeitseigenschaften

+ homogenes Gefüge

+ isotrope Materialeigenschaften

Answer 107

A

Entladephase

Stromfluß zwischen Elektroden

Absinken der Spannung auf Arbeitsniveau

Aufschmelzen und Verdampfen von Werkstück und Werkzeug

Ausbildung einer Gasblase um den Plasmaknal

Bei Ladungstrennung brechen Spannung und Strom ein -> Übergang zu Phase 3

Answer 108

A

hohe Investitionskosten
teure Endbearbeitung
nur einfache Geometrien möglich

Answer 109

A

Abbruchphase

Abschalten des Stroms

Implosion der Gasblase

Herauschleudern des geschmolzenen Materials

Spülung des Arbeitsspalts

Kühlung der Oberflächen

Answer 110

A

Thermoplastisches Spritzgießen

Niederdruck-Spritzgießen

Thermodur-Spritzgießen

Sonderverfahren

Answer 111

A

bei Stahl: nur Ausschleudern von schmelzflüssigem Stahl und Verdampfen

bei Keramiken: Thermoschock (Risse aber hoher Abtrag) (TiB2)

Abplatzen von Wiedererstarrtem Material (wenig Abtrag) (B4C)

Aufschmelzen und Herausschleudern (Al2O3-TiC)

Herauslösen von Körnern durch Abtrag elektrisch besser leitender umliegender Phase (SiSiC) -> Unterschiedliche Mechanismen -> kein Zusammenhang zwischen Abtragsleistung und Schmelztemp oder therm. leitfähigkeit -> Abtragmechanismen abhängig vom GEFÜGE

Answer 112

A

Füllen

Nachdrücken

Auswerfen

Answer 113

A

+ Hohe Zähigkeit, Hohe Biegefestigkeit

Große Menge an leitfähiger Phase nötig (feinkörnige Matrix) -> verringerung der mech. Eigenschaften

Moderate Härte

Hohe Rohstoffkosten (ZrO2 + leitf. Phase)

Answer 114

A

+ Hohe Härte -> Verschleißfest

Hohe Biegefestigkeit

wenig leitf. Phase nötig (gröbere Al2O3 Matrix

geringere Rohstoffkosten

Moderate Zähigkeit

Answer 115

A

+ hohe Maßhaltigkeit

+hohe Oberflächengüte

+ gute Reproduzierbarkeit

+ komplexe Geometrien möglich

+ kurze Arbeitszyklen veim Spritzgießprozess

+ große Stückzahlen möglich

+ hoher Automatisierungsgrad

Answer 116

A

ZrO2 leicht fester und zäher

ZTA deutlich härter

ZrO2 teurer

-> ZTA-based Materialien für die EDM Bearbeitung

Answer 117

A

hohe Werkzeugkosten
aufwändige Masseaufbereitung
komplexe Katalyse- und Pyrolysechemie der Bindemittel und Additive
vergleichsweise langwieriger Gesamtprozess
aufwendige Materialsysteme

Answer 118

A

Michkeramik nötig

Leitfähige Phasen(z.B: TiN, TiC(N), WC, TiB2,…) und umgebenden Berieche schliesen sich zu Perkolationspfaden zusammen -> Keramik wird leitfähig

Leitfähigkeit abhängig von Volumenanteil und Partikelgröße (kleiner ist besser) des Ausgangspulvers der leitfähigen Komponente

Je nach el. leitfähiger komp. unterschiedliche Erodierbarkeit und Rauheit nach dem Erodieren (Rauheit aber allg. sehr gering)

Answer 119

A

+ scharfe innenliegende Kanten möglich, filigrane Strukturen, komplexe Geometrien, Erzeugen von Freiformflächen möglich, Formgebung am gesinterten Bauteil, Keine Sinterschwindung des BT

bislang teure Herstellung von Halbzeugen (Heißpressen)

langsame Bearbeitung z.T. teure Rohstoffe

-> EDM nur bei: -Geringer Stückzahl - High-Tech-Anwendung (Formenbau)

Answer 120

A

Pulver+Bindemittel ->

Answer 121

A

+ hohe Flexibilität

+ geringe Werkzeugkosten

+ komplexe Geometrien möglich

+ vergleichsweise geringe Schwindung

+ feinere Strukturen möglich, da geringerer Druck

Answer 122

A

geringe Rohbruchfestigkeit
sehr aufwendige Entbinderung
nur teilautomatisierbar -> hohe Personalkosten

Answer 123

A

Vakuum-Schneckenextruder

Kolbenextruder

Answer 124

A

+ zweistufige Maschine

+ kontinuierliche Arbeitsweise

+ Verarbeitung thixotroper Massen

Erwärmung des Extrudats
Schneckentexturprobleme (“Formgedächtnis”)
begrenzter Arbeitsdruck (ca 100 bar)

Answer 125

A

+ geringe Wärmeentstehung

+ Flexibilität

+ hohe Arbeitsdrücke (400 bar)

+ kostengünstig

+ sehr wenig Totvolumen

Massehubel erforderlich
Empfindlichkeit gegenüber Masseeigenschaften
Dichtungsverschleiß

Answer 126

A

+ komplexe axialsymmetrische Bauteile möglich

+ kontinuierlicher Prozess (Schneckenextruder)

+ serientauglich für kleine bis sehr große Bauteile

+ hoher Automatisierungsgrad

Answer 127

A

Formgedächtnis (bei Schneckenextruder)
teure Werkzeuge bei komplexen Baugeometrien
geometrische Einschränkung auf axialsymmetrische Bauteile

Answer 128

A

+ Herstellung kundenspezifischer Lösungen

+ endkonturnahe Bearbeitung möglich

+ hohe Zeitspanvolumina

+ bearbeitung mit konventionellen Werkzeugen

+ komplexe Geometrien herstellbar

Answer 129

A

Kerben führen zu fehlerhaften Fertigteilen
schwierige Handhabung der Grünlinge (geringe Festigkeit)
hohe Anforderungen an die Homogenität des Grünkörpers

Answer 130

A

+ höhere Festigkeit als Grünkörper

+ höhere Schnittkräfte möglich

+ zu berücksichtigende Schwindung ist geringer

Answer 131

A

geringes Zeitspanvolumen
erzeugte Kerben beschädigen das Bauteil stärker, da die Risse sich leichter Ausbreiten

Answer 132

A

Axialpressen

Answer 133

A

Kaltisostatisches Pressen (CIP)

Heißisostatisches Pressen (HIP)

Answer 134

A

Spritzgießen (CIM)

Answer 135

A

Weißbearbeitung

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