25/06/2015

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Engel: Liquidmetal-Spritzgießen für Bauteile mit hoher Oberflächengüte

Mit Liquidmetal will Engel das Spritzgießen metallischer Bauteile mit neuen Produkteigenschaften im Spritzgießverfahren ermöglichen. Als Maschinenbaupartner von Liquidmetal Technologies, USA, bietet das Unternehmen nach eigenen Angaben als einziger Anbieter weltweit Systemlösungen für die Spritzgießverarbeitung von Liquidmetal-Materialien an.

Liquidmetal sind Zirkonium-Legierungen mit amorpher Struktur, weshalb sie auch metallische Gläser genannt werden. Bauteile aus diesen Materialien sind extrem hart und hochelastisch, was zu einem sehr guten Rückstellverhalten führt. Während Stahl eine Elastizität von 0,2 Prozent und Titan von 1 Prozent aufweist, liegt der Kennwert für Bauteile aus Liquidmetal-Legierungen bei 2 Prozent. Außerdem zeichnen sich die Materialien durch geringes spezifisches Gewicht und hohe Korrosionsbeständigkeit aus. Dieses Eigenschaftsspektrum prädestiniert die Legierungen für den Einsatz in mechanisch hochbeanspruchten Präzisionsbauteilen.

Für die Verarbeitung dieser Materialien im Spritzguss wurde auf Basis der vollelektrischen Maschinenreihe E-Motion eine neue Spritzgießmaschine entwickelt. Sie unterscheidet sich vor allem auf der Einspritzseite: Die Liquidmetal-Legierungen werden als Rundstab-Abschnitte automatisiert einer Schmelzekammer zugeführt, wo das Material im Hochvakuum mit Induktion aufgeschmolzen wird. Statt einer Schnecke weist die Maschine einen Kolben auf, der die aufgeschmolzene Metalllegierung in ein temperiertes Werkzeug einspritzt. Dank sehr schnellem Abkühlen unter Sauerstoffabschluss bildet sich die amorphe Gefügestruktur. Für die Entnahme der Bauteile kommen Standard-Roboter zum Einsatz. Der Anguss lässt sich unter anderem mit Hilfe einer Wasserstrahlschneidmaschine oder einer mechanischen Schere abtrennen.

Das Verfahren ist eine Alternative zum Metal Injection Moulding (MIM) und der CNC-Bearbeitung. Es liefert in einem Arbeitsschritt und in 2 bis 3 Minuten dauernden Zyklen einsatzfertige Bauteile mit hoher Oberflächenqualität.

Von der Medizintechnik bis zur Luft- und Raumfahrt
In der Medizintechnik sieht Engel Potenzial für die Liquidmetal-Technologie. Dementsprechend wurden während des Symposiums Teile für medizinische Zangen aus einer Liquidmetal-Legierung hergestellt. Denkbar sind auch Endoprothesen wie Hüftgelenke oder Stents. Dank der günstigen mechanischen Eigenschaften des Materials lassen sich auch mit geringen Wanddicken robuste Teile realisieren. Darüber hinaus eröffnet sich ein breites Anwendungsspektrum in den Bereichen Elektronik, Luft- und Raumfahrt sowie der Sportgeräteindustrie. Erste Anwendungen wurden in der Unterhaltungselektronik- und der Uhrenindustrie realisiert.
Die Lizenzen für das neue Verfahren werden von Liquidmetal Technologies vergeben. Engel liefert die Spritzgießlösungen an die Lizenzpartner.

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