Sintertechnik Vom Pulver zum Metallwerkstück

Redakteur: Claudia Otto

Besser, billiger und energiesparender als bisher soll die an der TU Wien entwickelte Sintertechnik sein. Beim Herstellen von Metallwerkstücken aus pulverförmigen Komponenten wird der dafür nötige Kohlenstoff auf neue Weise eingebracht.

Am Messestand stellt die TU Wien die bereits patentierte Erfindung erstmals öffentlich vor.
Am Messestand stellt die TU Wien die bereits patentierte Erfindung erstmals öffentlich vor.
(Bild: TU Wien)

Verschiedene Pulverkomponenten werden gemischt, in die gewünschte Form gepresst und erhitzt, sodass ein solides Metallobjekt mit hoher Festigkeit und Präzision entsteht – von Ventilteilen und Zahnrädern bis zu ganzen Komponenten für Getriebe. Diese Technik – das Sintern – ist in der Metallindustrie sehr wichtig.

Energiebedarf kann um mehr als 50% gesenkt werden

Eine neue Erfindung der TU Wien ermöglicht es nun, Kohlenstoff nicht mehr in Form von Graphit, sondern als Eisencarbid zuzuführen. Dadurch wird das Material dichter und fester, der Energiebedarf bei der Pulverproduktion kann um mehr als 50% gesenkt werden, die Staubentwicklung und das Entmischungsrisiko in der Teilefertigung werden reduziert, und das Material kann besser an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden.

Um hohe Festigkeiten zu erzielen, wird bei der Herstellung von Werkstücken aus Stahl neben Eisen und anderen Metallen immer auch Kohlenstoff verwendet. Beim Sintern wird der Kohlenstoff meist in Form von einfachen Graphitteilchen beigemengt, was zu Problemen führt: „Wenn das gepresste Werkstück dann erhitzt wird, löst sich der Kohlenstoff und verbindet sich mit dem Eisen“, sagt Prof. Herbert Danninger, Dekan der Fakultät für technische Chemie der TU Wien. Dadurch entsteht ein kleiner Hohlraum an der Stelle, an der sich das Graphitkörnchen befunden hat, das Endprodukt wird poröser und weniger fest.

„Wir haben eine Methode entwickelt, den nötigen Kohlenstoff bereits in einer Eisenverbindung hinzuzufügen“, so Danninger. Die Eisen-Kohlenstoff-Verbindung, der Zementit, ist verhältnismäßig hart und schwierig zu pressen, doch durch eine spezielle Wärmebehandlung wurde das nun möglich.

Umweltfreundlicher und kostengünstiger

Das Ersetzen von Graphit durch Zementit hat viele Vorteile: Es verbessert nicht nur die Materialeigenschaften, es reduziert auch die Staubentwicklung und das Risiko von Entmischungseffekten bei der Produktion. Die neue Technik erlaubt, auf kostengünstigere Ausgangsmaterialien zurückzugreifen als bisher und ein ganz entscheidender Vorteil ist die Energieersparnis: In bestimmten Schritten kommt man nach Angaben der TU Wien mit 50 % der Energie aus, die man bisher aufwenden musste.

Die Technische Universität Wien auf der Hannover Messe 2014: Halle 6, Stand J/10

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