CeramTec GmbH

Die neue Generation von Elektroautos erfordert andere Produktionstechniken und -technologien. Das führt zu einem grundlegenden Veränderungsprozess in der Automobilindustrie, der durch ständige Weiterentwicklung gekennzeichnet ist. Standardlösungen sind oft nicht mehr ausreichend und Lieferanten müssen ihre Produkte entsprechend anpassen. CeramTec unterstützt die Automobilindustrie auf dem Weg zur Elektromobilität mit maßgeschneiderten Keramikkomponenten für die Nichteisenmetall-Schmelzen-Industrie.

„Gewichtsreduzierung ist für tragfähige Elektromobilitätslösungen von entschei­dender Bedeutung. Außerdem unterscheidet sich die Zusammensetzung kompakter E-Antriebe stark von beispielsweise herkömmlichen Verbrennungsmotoren, die aus einer Vielzahl von Teilen bestehen.“ sagt Stefan Vollborn, Account Manager Industrial Applications bei CeramTec

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Für die schwedische Gießerei Ljunghäll AB, einem Spezialisten für Druckgussbauteile, fertigt unser Team von der Emil Müller GmbH am Standort Wilhermsdorf Salzkerne für ein Gussbauteil aus dem Automotive-Bereich. Bisher wurden unsere Salzkerne nur im Schwerkraft-Kokillenguss oder im Niederdruckguss eingesetzt. Dieses Projekt markiert somit auch den Beginn des Einsatzes von Salzkernen in einem weiteren Gießverfahren.

Im Vorfeld hatten beide Kooperationspartner eine intensive Entwicklungsphase durchlaufen und verschiedene neue Technologien erfolgreich umgesetzt – wie z.B. die Herstellung der Salzkerne am Standort Wilhermsdorf in einer maßgeschneiderten Pulverpresse der Firma Frey & Co GmbH. Für Ljunghäll kamen neben der Prozessentwicklung des Druckgussverfahrens das Auswaschen der Salzkerne nach dem Gussprozess und die anschließende Aufbereitung des Prozesswassers als weitere Prozessschritte hinzu.

Seit einigen Monaten bieten wir mit dem 3D Druck von Siliziumkarbid-Keramik (SiSiC) offiziell ein additives Fertigungsverfahren an. Das Interesse am Markt ist groß, und schon nach kurzer Zeit wurden die ersten Anfragen konkret – so auch die von PolyMerge GmbH, einem Hersteller von Maschinen für Kunststoffschweißen aus Geretsried, der für seine modernsten Infrarotschweißanlagen Strahler benötigte.

Diese Strahler nutzen alle Vorteile der additiven Fertigung: Schnelle Lieferzeiten für geringe Stückzahlen, ausgefallenste Geometrien und in diesem Fall auch genau das von uns gedruckte Material: siliziuminfiltriertes Siliziumkarbid (SiSiC). Denn Siliziumkarbid vereint hohe Wärme- und elektrische Leitfähigkeit mit weiteren Eigenschaften der Hochleistungskeramik, der hohen Härte und chemischen Beständigkeit.

Die Wärme- und elektrische Leitfähigkeit ist für diese Anwendung essenziell und ermöglicht es PolyMerge die Strahler elektrisch sehr schnell zu beheizen. Der SiSiC-Strahler an sich ist selbsttragend und muss an nur wenigen Stellen mechanisch angebunden werden. Auf Grund dieses speziellen Aufbaus, kann er im Temperaturbereich von 1.300 °C nach oben und unten emittieren.

Da die Strahler produktspezifisch angefertigt werden müssen, sind die Geometrien sehr unterschiedlich und komplex, die Stückzahlen aber klein – ein idealer Anwendungsfall für flexible Produktionstechnologien wie den 3D Druck, bei dem eben keine Einrichtkosten anfallen und damit auch Einzelstücke oder Kleinserien wirtschaftlich gefertigt werden können. Sollte der unwahrscheinliche Fall eines defekten Strahlers eintreten, ist durch den Einsatz des 3D-Drucks ein maßgenauer Ersatz kurzfristig verfügbar.

Nach gemeinsamen technischen Gesprächen hat PolyMerge in ersten Versuchen gute Erfahrungen mit den von uns hergestellten Heizleitern gemacht.

Da wir verschiedene Materialzusammensetzungen, von 50 über 40 bis rund 25 vol.-% reines Silizium, anbieten, konnte PolyMerge in seinen Versuchen die für sie passendste Variante auswählen, was für einen höheren Wirkungsgrad der Anlagen von PolyMerge sorgt und zudem auch die wirtschaftlich beste Option darstellt.

Der Ausblick ist durchweg positiv: So sind weitere Versuche sowohl seitens CeramTec als auch von PolyMerge geplant, um die Zusammenarbeit und Geschäftsbeziehung zu intensivieren und dem Kunden einen noch höheren Mehrwert bieten zu können – definitiv ein Meilenstein auf dem Siegeszug des 3D Drucks!

Hochwertige Industriematerialien sind für kosteneffiziente Filtrationsprozesse unerlässlich. Poröse Keramik-Membranrohre von CeramTec werden bei der Querstromfiltration eingesetzt. Sie kombinieren wichtige Eigenschaften, die Kunden nicht nur eine verbesserte Leistung bieten, sondern auch Kosten für Filtrationseinheiten sparen.

Mehrkanalrohre aus Aluminiumoxid (Al2O3) sind für die Nano-, Ultra- und Mikrofiltration unterschiedlicher Industriesparten konzipiert. Mit ihrer Hilfe werden Substanzen und Feststoffe von Flüssigkeiten getrennt, beispielsweise in der Lebensmittelbranche, der Pharmazie, in der chemischen Industrie sowie in Galvano-, Umwelt- und Biotechnik. Die porösen Tragrohre von CeramTec bieten die maximale Leistung, welche die Technologie derzeit ermöglicht, sowohl hinsichtlich der Anzahl der Kanäle als auch bei der Rohrlänge. Dabei dient das bis zu 1,5 Meter lange keramische Mehrkanalelement mit bis zu 85 Kanälen als Tragrohr, auf dem die anwendungsbezogene Trennschicht aufgebracht ist.

„Wir wissen von unseren Kunden, die unsere Rohre für die Installation von Filtereinheiten verwenden, dass diese Eigenschaften erhebliche Vorteile bieten können. Längere Tragrohre besitzen eine größere Oberfläche für die Filtration. Das ist der Schlüssel für die Leistungsfähigkeit des Filters. Je länger die Rohre sind, desto weniger Verrohrung und Peripherie braucht der Kunde, um die gleiche Filterleistung zu erzielen. Dasselbe gilt für die Anzahl der Kanäle: je mehr Kanäle, umso größer die Filterfläche und desto effizienter die Filteranlage“, sagt Stephanie Neuberger, Account Managerin bei CeramTec. „Membranen aus Keramik werden zunehmend zur Verbesserung der Filterleistung eingesetzt. Daher sind wir ständig bemüht, unser Produkt entsprechend den Marktanforderungen zu entwickeln. Im Moment arbeiten wir daran, die Anzahl der Kanäle weiter zu erhöhen, um unser Angebot zu erweitern und über die Grenzen der Möglichkeiten bei der Flüssigkeitsfiltration hinauszugehen.“

Membranen aus Keramik weisen im Vergleich zu Polymermembranen oder Sintermetallen eine bessere mechanische Festigkeit, thermische Stabilität und eine hohe Beständigkeit gegenüber aggressiven Medien wie Säuren oder Laugen auf. Das macht sie ideal für Filtrationsprozesse unter anspruchsvollen Bedingungen wie Druck und hoher Temperatur. Sie sind hochgradig inert, haben eine hohe Permeatflussrate und können leicht rückgespült werden, um Ablagerungen auf der Oberfläche zu entfernen. Der CeramTec Al2O3-Werkstoff hat einen mittleren Porenkanaldurchmesser von ca. 8 Mikrometer und 28 Prozent Porosität. Die typischen Rohrlängen liegen zwischen 1 Meter und 1,5 Meter, typische Außendurchmesser bewegen sich von 10 Millimeter bis 52 Millimeter und typische Kanaldurchmesser betragen zwischen 2 Millimeter und 16 Millimeter.

Bei Ultraschallwandlern für medizinische Anwendungen gibt es keine Einheitslösungen. Als Spezialist für technische Keramik bieten wir ein vertikal integriertes Leistungspaket von der Herstellung innovativer Piezokeramiken bis hin zur Montage von Ultraschallsensoren und -wandlern. Die steigende Nachfrage nach Hochleistungswandlern kann so mit einem Full-Service-Angebot erfüllt werden, das Design, Entwicklung und Herstellung für verschiedene medizinische Anwendungen umfasst.

Die Miniaturisierung in der Elektronikindustrie fordert Innovationen - mit weltweit über 100 Laserköpfen, die in der Produktion bereitstehen und es ermöglichen, schnell und flexibel auf Kundenwünsche zu reagieren, sind wir bei CeramTec auf dem neusten Stand der Technik. Selbst kleinste Konturen mit höchster Genauigkeit können problemlos hergestellt werden, von der Einzelanfertigung bis hin zur Massenproduktion.

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Oxidkeramiken gelten in der Zerspanungstechnik als die klassischen keramischen Schneidstoffe und werden besonders häufig beim Drehen, Schruppen und Schlichten bei Werkstücken aus Gusseisen eingesetzt. Für optimale Prozesssicherheit und geringste Fertigungskosten in der Hochleistungszerspanung von Gußeisenwerkstoffen, speziell solchen, die im Schleudergußverfahren hergestellt werden, haben wir den neuen Schneidstoff AKT 180 entwickelt.

Weniger Komplexität, mehr Leistung: Mit dem neuen Hochleistungs-Klemmsystem iCT bringt CeramTec ein Werkzeugsystem auf den Markt, bei dem das Spannsystem für optimierte Leistung komplett überarbeitet wurde. Gleichzeitig wurde die Variantenvielfalt reduziert, um den Kunden eine bessere Übersichtlichkeit, einfachere Handhabung und größere Sicherheit bei der Zuordnung der Einbauteile zu den Werkzeugen zu ermöglichen.

Der neuartige Schneidstoff kombiniert die für Siliziumnitridkeramiken typische Zähigkeit mit einer gesteigerten Verschleißfestigkeit. Erreicht wird dieses gesteigerte Leistungsverhalten durch ein innovatives Herstellungsverfahren, mit dem unsere Entwicklungs-Abteilung die Komposition des Schneidstoffes in der äußeren Funktionszone beeinflussen konnte.

Für eine hohe Produktivität in der spanenden Fertigung von gehärteten Bauteilen sind eine optimale Bearbeitungsgeschwindigkeit, hohe Fertigungssicherheit und Reproduzierbarkeit ausschlaggebend. Unter einer ganzheitlichen Betrachtung des Fertigungsprozesses ist es CeramTec möglich, Schneidstoffe und Bearbeitungsstrategien an die Gegebenheiten des Bearbeitungsfalls anzupassen und Fertigungskosten zu optimieren. Maßgeschneiderte Produkte im Bereich der Schneidwerkzeuge können ab sofort auch ganz einfach digital in wenigen Schritten mit CeramCreator selbst konfiguriert werden.

Das Drehen von gehärtetem Stahl hat sich in vielen Anwendungsgebieten der Antriebstechnik gegenüber anderen Bearbeitungsverfahren durchgesetzt. In Abhängigkeit der vom Kunden geforderten Qualitätsstandards wie Oberflächengüte, Form- und Maßgenauigkeit sowie Bauteilhärte kann das Hartdrehen das Schleifen substituieren. Mit modernen Werkzeugen und Schneidstoffen, wie PcBN und Mischkeramiken, werden gehärtete Werkstücke daher zunehmend durch das Hartdrehen in kürzeren Prozessketten fertig bearbeitet. Dennoch: Eine Optimierung der Hartdrehprozesse auf technischer und wirtschaftlicher Ebene ist unerlässlich.

Solid-Wendeschneidplatten aus PcBN und Keramik

Die Basis für die optimale Zerspanung eines Werkstücks ist das Leistungsvermögen eines Schneidstoffs. PcBN-Schneidstoffe punkten in den Bereichen Warmhärte, Zähigkeit und chemische Stabilität. In Kombination mit CeramTec-Schneidplatten wie zum Beispiel die Solid-Wendeschneidplatten aus PcBN und Keramik, die auch für Hart-Weichübergänge geeignet sind, lassen sich der jeweilige Hartdrehprozess optimal gestalten und neue Bearbeitungsstrategien realisieren.

Neue Bearbeitungsstrategien mit Solid-PcBN-Wendeschneidplatten

Solid-Wendeschneidplatten aus PcBN verfügen im Vergleich zu eckenbestückten PcBN- Schneidplatten über eine deutlich gesteigerte Prozesssicherheit, da das Ablöten der Schneidecke, das bei hohen thermischen Belastungen auftritt, vermieden werden kann. Vor allem bei Bauteilen mit großen Abmessungen bzw. Schnittlängen ist dies von Vorteil. Die nun voll nutzbare Kantenlänge der Schneidplatte ermöglicht neue Bearbeitungsstrategien wie „ziehender Schnitt“ bzw. „Brahmen“, womit sich die Anzahl der benötigten Bearbeitungsschnitte auf ein Minimum reduzieren lässt. Der „ziehende Schnitt“ arbeitet mit einem sehr kleinem Einstellwinkel bei einem größeren Vorschub. Hierdurch können bei stabilen Voraussetzungen bis zu 60% kürzere Bearbeitungszeiten realisiert werden. Beim Brahmen mit Stechdrehung verteilt sich auch die Verschleißbildung gleichmäßiger über die gesamte Eingriffskante, womit ein Kolkverschleiß und somit der Hauptgrund für Mikroausbrüche vermieden wird. Dies wiederum wirkt sich positiv auf die Qualität der Oberflächengüte aus.

Die Verwendung von Solid-PcBN-Wendeschneidplatten in Kombination mit dem „ziehenden Schnitt“ führt zu einer flexiblen Gestaltung der Fertigungsprozesse und einer deutlichen Steigerung der Produktivität beim Hartdrehen. Durch die erhöhte Bearbeitungsgeschwindigkeit werden Maschinenkapazitäten freigesetzt, die für Folgeaufträge genutzt werden können. Somit erhöht sich die Wirtschaftlichkeit bei längeren Standzeiten und einer höheren Prozesssicherheit. Folglich werden auch die die Fertigungsstückkosten pro Bauteil verringert.

Einfacher und schneller zum richtigen Produkt

Mit CeramCreator, dem neuen Online-Konfigurator, stellt CeramTec das Produktportfolio für Schneidwerkzeuge komplett online zur Verfügung. Das Angebot im Konfigurator ist nach Merkmalen und Spezifikationen strukturiert, so dass die Suche nach dem richtigen Produkt und dem passenden Werkstoff einfacher, intuitiver und schneller ist. Produkt- und Materialanforderungen, wie zum Beispiel Schneidstoff, Geometrie, Oberflächenqualität, Toleranz, Eckradius und Bearbeitungseigenschaften können manuell eingegeben werden, um zur individuellen Schneidplatte zu gelangen.

Sie möchten mehr erfahren? Dann fordern Sie jetzt Ihr kostenlosese Info-Paper zum Thema an. Oder besuchen Sie unseren CeramCreator.

Die Additive Fertigung erlebt insbesondere in den vergangenen Jahren eine enorme Steigerung in zahlreichen Wirtschaftszweigen – das ergab eine aktuelle Studie des Europäischen Patentamts. Im Vergleich zu Polymeren und Metallen wird das Verfahren im Keramikmarkt noch nicht so häufig angewandt. Wie die aus ROCAR® 3D gefertigten Teile von CeramTec zeigen, bietet es zahlreiche Vorteile: Die Additive Fertigung ist insgesamt schneller als die herkömmlichen subtraktiven Produktionsprozesse, angefangen bei den Produktionsvorlaufzeiten bis hin zu den einzelnen Verarbeitungsschritten. Ebenso wichtig sind die nahezu grenzenlosen Möglichkeiten hinsichtlich Produktgeometrie und individueller Formgebung, die bei traditionellen Verfahren schwer umsetzbar sind. Keramikelemente im 3D-Druck herzustellen bietet viele Vorteile, insbesondere bei Kleinserien: die Bauteilentwicklung lässt sich zügiger realisieren und daraus ergibt sich dann häufig auch eine raschere Produkteinführung bei niedrigeren Kosten. In der aktuellen Corona-Krise kann die Additive Fertigung darüber hinaus auch Engpässe in den Lieferketten überbrücken. Das Verfahren bietet außerdem die Möglichkeit der Bauteiloptimierung: Produkte qualitativ verbessern, individuell anpassen und komplexe Werkstücke herstellen. Außerdem lassen sich mit dem Zusammenfassen von Baugruppenkomponenten komplexe Funktionen in einem Bauteil kombinieren. Die Materialkennwerte entsprechen konventionell produzierten Bauteilen bis auf wenige Prozentpunkte.

Der 3D-Drucker modelliert das Element anhand von CAD-Konstruktionsdaten, die flexibel per Mausklick modifiziert werden können. Da überständiges Pulver nach dem Druck wiederverwendet werden kann, ist der Materialeinsatz gering. Nach einer thermischen Behandlung mit abschließendem Sinterprozess und einer optionalen Oberflächenveredelung, wie z.B. Schleifen, ist das Bauteil fertig. Das Verfahren ist von Bedeutung für die Herstellung von Leichtbauteilen, die eine besonders hohe Steifigkeit und Festigkeit aufweisen sollen. Die sehr harte und gleichzeitig leichte Keramik dehnt sich im Vergleich zu anderen Werkstoffen bei hohen Temperaturen kaum aus und bietet eine extreme Formstabilität. Dazu kommen Eigenschaften wie Säuren-, Korrosions-, Oxidations- und, Abrasionsbeständigkeit sowie hohe Wärmeleitfähigkeit und Erodierbarkeit. Durch die Verwendung von feinem Siliziumkarbid-Pulver sind dünne Schichten von bis zu 150μm und anspruchsvolle Strukturen möglich.

CeramTec begleitet den jeweiligen Produktionsprozess von der Bewertung der Daten bis zur Optimierung der Produktion. Durch den großen Druckbereich des 3D-Druckers können mehrere Bauteile gleichzeitig kostengünstig gefertigt werden. ROCAR® 3D ergänzt das breite Angebot verschiedenster Werkstoffe für hochspezialisierte Keramikelemente. 3D-Druck kann besonders kostengünstig und sehr innovativ die Entwicklung von Bauteilen unterstützen, die möglicherweise später in großer Serie produziert werden. Die Additive Fertigung wird jedoch zunehmend auch zur Produktion von Endprodukten genutzt werden.

Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) haben wir eine keramisches Kühllösung für ein Leistungsmodul zum Einsatz in Antriebswechselrichter in der E-Mobilität entwickelt.

Weitere Infos dazu gibt es auf der Website sowie in einem kostenlosen Infopaper.

AlN steht für Aluminiumnitrid, ein Material, das sich mit einer hervorragenden thermischen Leitfähigkeit für den Einsatz in Leistungswandlern im Schienenfahrzeugbau oder im Bereich der neuen Energien empfiehlt. HP steht für High Performance und drückt die exzellente Biegebruchfestigkeit von 450 MPa (Megapascal) aus.

Über 80 % dieser Chemieerzeugnisse werden mithilfe katalytischer Prozesse produziert. Keramische Katalysatorträger von CeramTec spielen als Bestandteil moderner Katalysatoren hierbei eine entscheidende Rolle. Im Zusammenspiel mit den katalytisch aktiven Komponenten bestimmen sie die Performance des Katalysators und haben Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit des Katalyseprozesses.

Anspruchsvolle akustische Unterwasseranwendungen beruhen in entscheidendem Maß auf der Fähigkeit von piezoelektrischen Keramiken (PZT), einen mechanischen Effekt in ein elektrisches Signal umzuwandeln und umgekehrt. Als Spezialist für Hochleistungskeramik fertigen wir kundenspezifische PZT-Komponenten für akustische Unterwasser-Sonaranwendungen - sowohol für passive als auch für aktive Systeme an. Angesichts des Trends zu größeren Komponenten sind wir mit Produktionsstätten in Deutschland und Großbritannien besonders gut aufgestellt, um die Anforderungen des Marktes zu erfüllen.

"Wir verzeichnen eine steigende Nachfrage nach größeren Bauteilen, die für technisch anspruchsvolle Sonaranwendungen entscheidend sind. Dazu gehören Scheiben mit einem Durchmesser von 200 mm bis 250 mm, Halbkugeln mit einem Durchmesser von über 150 mm und piezokeramische Platten mit einer Dicke von über 25 mm", erläutert Paul Turnbull, Piezoelectric & Dielectric Engineering Manager bei CeramTec UK. "Unsere Teams in Ruabon und Southampton in Großbritannien sowie in Lauf verfügen über langjährige und spezifische Erfahrung in diesem Marktsegment. Wir können mit speziellen Anlagen große piezoelektrische Bauteile herstellen, die für bestimmte Sonaranwendungen niedrigere Frequenzen erreichen, was eine Erkennung auf größere Entfernungen möglich macht."

Mit fortschrittlicher Fertigung Marktanforderungen erfüllen

Unsere modernen Fertigungskapazitäten ermöglichen piezoelektrische Lösungen, die ein weites Spektrum der Navy-Typ-PZT-Klassifizierungen und andere kundenspezifische Formulierungen abdecken und dabei die komplexen Herausforderungen von Sonartechnologieanwendungen erfüllen. Hydrophone und Schleppsonare erfordern hier beispielsweise lange, dünnwandige Rohre mit einer Länge von bis zu 30 mm und einer Wandstärke von 0,75 mm bis > 2 mm. Diese spezielle Kombination aus Länge und sehr dünnen Wänden ist aus Fertigungssicht hochanspruchsvoll und neben großen piezoelektrischen Teilen ein weiteres Spezialgebiet unseres Sonartechnik-Teams.

Maßgeschneiderte Lösungen für verschiedene Kundengruppen

Die maßgeschneiderten Entwicklungen basieren auf spezifischen Anforderungen an Komponenten, Wandler und Baugruppen. Zu den typischen Anwendungen gehören u.a. Taucher-Erkennungssysteme, Schleppsonare für das Aufspüren von Gas- oder Ölvorkommen oder piezokeramische Platten für die Herstellung kundenspezifischer 1-3 Komposite, die sowohl in aktiven als auch passiven Sonarsystemen verwendet werden. "In diesem Marktsegment gibt es keine Standardlösungen und mit unserer Erfahrung und internen Forschungs- und Entwicklungsabteilung können wir hier Produkte liefern, die genauen Spezifikationen entsprechen", betont Paul Turnbull.

Die Produktionsprozesse in der Halbleiterindustrie werden immer anspruchsvoller. Komponentenzulieferer müssen daher Produkte von höchster Qualität bieten, um aktuellen und zukünftigen Anforderungen in der Chipindustrie gerecht zu werden. CeramTec, weltweit führender Hersteller von technischer Hochleistungskeramik, verfolgt zwei Ansätze, um zu einer höheren Chipqualität beizutragen – Produktinnovation und Prozessintegration.

Von der Medizintechnik bis hin zu großen Kraftwerken – Pumpen und Kompressoren leisten in zahlreichen Bereichen der Industrie und Fertigung wichtige Arbeit. Die einzelnen Anwendungsbereiche erfordern jeweils auf die Spezifika des Aggregats exakt abgestimmte Bauteile. Sie müssen hohen Belastungen standhalten, langlebig, wirtschaftlich und leistungsfähig sein: Ein idealer Aufgabenbereich für Hochleistungskeramiken von CeramTec.

In der Medizintechnikbranche ist in den letzten Jahren die Nachfrage nach kleineren, tragbaren Geräten gestiegen, um verschiedenen Herausforderungen im Gesundheitswesen zu begegnen. In diesem Marktumfeld ist die Zusammenarbeit zwischen Medizintechnikunternehmen und hochspezialisierten Komponentenherstellern entscheidend für die Bereitstellung maßgeschneiderter Lösungen. Mit zwei Produktionsstätten für Piezokeramik in Deutschland und Großbritannien entwickeln wir als Spezialist für technische Keramik unser Portfolio an Sensoren für das Flüssigkeitsmanagement und an Ultraschallwandlern für eine Vielzahl medizinischer Anwendungen kontinuierlich weiter, um die Leistungsfähigkeit von Piezokeramik als Schlüsselkomponente für die moderne Medizintechnik optimal zu nutzen.

„Piezokeramische Scheiben sind das ‚Herzstück' der Ultraschalltechnologie. Diese wird in einer Reihe von medizinischen Anwendungen eingesetzt, die von einem allgemeinen Trend zu kleineren und tragbareren medizinischen Geräten betroffen sind'', erklärt Charles Dowling, Sales Director Medical Equipment bei CeramTec. „Hinter dieser Entwicklung steht die Notwendigkeit von Kostensenkungen im Gesundheitswesen, sodass mehr Behandlungen und Eingriffe in Praxen und zu Hause statt in Krankenhäusern durchgeführt werden. Viele Praxen verfügen nicht über die umfänglichen Sterilisationsmöglichkeiten, wie man sie in einem Krankenhaus findet, was bedeutet, dass Geräte und Instrumente möglicherweise als Einwegartikel verwendet werden müssen. Ebenso müssen Medikamentenverabreichungssysteme für den Heimgebrauch tragbar und kostengünstiger gestaltet sein."

Piezokeramiken: Schlüsselkomponenten in medizinischen Geräten

Zu den Hauptwendungen für Piezokeramiken in Sensoren und Ultraschallwandlern gehören Dialysegeräte, Infusionspumpen, chirurgische Schneid- und Bohrinstrumente, Zahnsteinentfernung, Ultraschalltherapie, Lithotripsie (inklusive intravaskulär), Ultraschall- Vernebler, Phakoemulsifikation und Ultraschallreinigung. Mit einer langjährigen F&E-Tradition, eigener Fertigung und Montage entwickelt CeramTec hier kundenspezifische Ultraschallsensoren für das Flüssigkeitsmanagement und Ultraschallwandler, die den Branchentrends und Kundenbedürfnissen entsprechen.

Innovative Technologie trifft auf präzise Prozesskontrolle

„Bei medizinischen Geräten mit kleinerem Formfaktor müssen Ultraschallsensoren und -wandler in immer kleinere Räume und komplexere Geometrien passen. Das stellen wir mit moderner numerischer Computermodellierung sicher, um die Leistungsfähigkeit neuer Designs vorherzusagen", sagt Charles Dowling. „Wenn Geometrien kleiner werden, ist eine sorgfältige Kontrolle und Herstellung der piezokeramischen Materialien das A und O. Bei CeramTec erfolgen diese Prozesse alle unternehmensintern, und wir sind eines der wenigen Unternehmen weltweit mit kompletter Prozesskontrolle – von der intern hergestellten Piezokeramik bis hin zur endgültigen Sensor- oder Wandlermontage."

Dabei ist auch entscheidend, dass das Design und die Entwicklung von medizinischen Sensoren und Wandlern ein zunehmend kollaborativer Prozess ist, denn nur so können Geräte bereitgestellt werden, die den Marktanforderungen entsprechen. CeramTec stellt das mit einem Team von Experten sicher. Diese arbeiten eng mit produzierenden Outsourcing-Unternehmen zusammen, denen komplette Unterbraugruppen für Sensor- und Wandler geliefert werden, sowie mit Medizintechnik-Unternehmen, die bereits zu Beginn des Designprozesses unterstützt werden.

Weitere Informationen zur CeramTec-Hochleistungskeramik für medizinische Geräte finden Sie unter CeramTec Medical Equipment.

CeramTec und das Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) in Erlangen arbeiten zusammen, um innovative Kühllösungen für Leistungselektronik im Antriebsstrang der E-Mobilität zu entwickeln. Der Launchtermin des neuen Produktes ist im Mai.

Die gemeinsam mit Axel Springer hy entwickelte und ausgearbeitete digitale Veröffentlichung richtet sich an alle Akteure im Gesundheitswesen, die die Entwicklung und Digitalisierung vorantreiben und die Interesse an Innovationen aus dem MedTech-Umfeld haben. Sie finden darin einzigartige Perspektiven und Einblicke, wichtige Neuigkeiten und inspirierende Gespräche mit Impulsgebern. Die Themenpalette reicht von Einblicken in Startup-Aktivitäten über aktuelle Trends bis hin zu Technologie-Informationen.

Visionäre Konzeptfahrzeuge, Elektromobilität, alternative Antriebe – das sind die Themen der IAA in München. Begleitend hierzu stellen wir erneut unsere kürzlich entwickelte keramische Kühllösung für ein Leistungsmodul vor, das seinen Einsatz in Wechselrichter im Antriebsstrang von E-Autos findet. Denn gerade die Leistungselektronik in der E-Mobilität benötigt innovative Kühllösungen, die auf kleinstem Raum sicher und zuverlässig funktionieren.

Elektromobilität ist massiv auf dem Vormarsch. Bei der Weiterentwicklung der Antriebsstränge stößt die Automobilindustrie jedoch auf Herausforderungen, darunter knapper Bauraum, steigende Leistungsanforderungen und die Forderung nach hohen Reichweiten. Dank neuer Materialien erreichen Halbleiterchips zwar immer höhere Leistungsdichten, dies erzeugt jedoch zugleich mehr Wärme. Um Leistungssteigerungen dennoch umsetzen zu können, ist es nötig, thermische Widerstände zu senken. Dieser Herausforderung hat sich CeramTec gestellt und eine wegweisende Kühllösung für die Leistungselektronik in Elektroautos entwickelt. Sie trägt dazu bei, dass die Regelung und Steuerung in der Elektromobilität sicher und zuverlässig funktionieren.

Bild: Die Probenkammer mit Probenhaltern (Quelle: Airbus)

Im Zuge dieser und der vorhergehenden gemeinsamen Produktentwicklung hat CeramTec gemeinsam mit der Airbus Defence & Space sowie weiteren Partnern* eines Projektkonsortiums Probenbehälter für Experimente als komplexe Bauteile entwickelt und am Standort Plochingen gefertigt.

Bei den Probenbehältern handelt es sich um Topf- und Käfigprobenhalter aus Siliziumnitrid, die bereits 2017 zum ersten Mal in die Internationale Raumstation (ISS) eingebaut wurden. Sie kommen im sogenannten Electro Magnetic Levitator (EML) zum Einsatz, einer Vielzweck-Forschungseinrichtung für naturwissenschaftliche Experimente an Bord der ISS. Der EML und seine Vorgängermodelle können bereits auf über vier Jahrzehnte erfolgreiche Forschungsarbeit durch internationale Teams aus Deutschland, USA, Italien, Russland und anderen Nationen zurückblicken. Im EML werden die Probenbehälter in eine Spule eingefahren, in der Metalllegierungsproben unter Schwerelosigkeit schwebend durch elektromagnetische Felder rundherum kontaktfrei fixiert sind. Für Untersuchungen werden die Proben aufgeschmolzen, im flüssigen Zustand gekühlt und anschließend wieder erstarrt. Diese auf der Erde nicht möglichen Präzisionsmessungen bestimmter thermophysikalischer Eigenschaften von Metallen, Legierungen und Halbleitern ermöglichen es, die frühen Phasen der Entstehung von Werkstoffgefügen zu analysieren und das Verständnis von Übergangsprozessen, Atomstrukturen und Materialeigenschaften zu erweitern.

Die „weltliche“ Zielsetzung dabei: Produktions- und Gießprozesse auf der Erde dank der im Weltraum gemessenen Materialeigenschaften zu verbessern, um eine Erhöhung der Qualität bei gleichzeitiger Reduzierung der Kosten von Hightech-Gussteilen (z. B. Motorblöcken) zu erreichen. So können Herstellungsmethoden verfeinert sowie Werkstoffe und Produkte verbessert und neu entwickelt werden. Diese Grundlagenforschung wird in einer Zusammenarbeit unter anderem zwischen Airbus Defence & Space, der Europäischen Raumfahrtagentur ESA (Vertrag 21788/08/NL/BJ [EML (Electro-Magnetic Levitator) Phase B2/C/D Development; Contract Change Notice 45 [EML Experiment Infrastructure (EXI) for Batch 3]) sowie der Raumfahrtagentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) (Vertrag 50WP0505, 50WP0606, 50WP0808) realisiert.

Siliziumnitrid hat ideale Eigenschaften

Der keramische Werkstoff Siliziumnitrid (Si3N4) eignet sich hierfür besonders aufgrund seiner nicht vorhandenen elektrischen Leitfähigkeit, die äußere Einflüsse auf die Messungen unterbindet, und der geforderten hohen Hitzebeständigkeit – spielen sich die Messzyklen doch in Temperaturbereichen zwischen 500 bis 2100°C ab. Dies, sowie die absolute Zuverlässigkeit und gleichbleibend höchste Produktqualität haben das Projektkonsortium zum wiederholten Male überzeugt, CeramTec Hochleistungskeramik für diese vermutlich „anspruchsvollste Anwendung des Universums“ einzusetzen.

Die Probenbehälter dieser neuesten Generation haben im Juni 2021 mit der SpaceX-22 ihren Weg ins All angetreten und unterstützen dort die weiteren Forschungsaktivitäten maßgeblich. 

* Die hierin zum Ausdruck gebrachte Meinung kann in keiner Weise als die offizielle Meinung der Europäischen Raumfahrtagentur oder der Deutschen Raumfahrtagentur angesehen werden

Der „CeramCreator“ erleichtert unseren Kunden über eine simple Online-Eingabe-Maske die Suche nach dem richtigen Produkt und dem passenden Werkstoff. Zunächst können maßgeschneiderte Produkte aus der Zerspanungstechnik sowie Substrate schnell und effizient konfiguriert werden – weitere Produktsparten werden folgen.

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