Pulvermetallurgie
Bei der Pulvermetallurgie werden metallische Bauteile durch das Formen und Verdichten von Metallpulver sowie das anschließende Sintern hergestellt. Dieses Verfahren ist ein zentraler Bestandteil der industriellen Serienfertigung – insbesondere, wenn die spanabhebende Nacharbeit minimiert werden soll. Durch die Formgebung aus Pulver lassen sich zudem komplexe Geometrien endkonturnah realisieren. So werden Materialverluste reduziert und Prozessketten verkürzt.
Der Prozess beginnt mit der Bereitstellung definierter Metallpulver. Dabei sind Partikelgröße, Partikelform, Fließfähigkeit und Reinheit entscheidende Werkstoffparameter. Die Pulver können bei Bedarf mit Legierungszusätzen, Schmiermitteln oder Bindern gemischt werden. Anschließend erfolgt das Verdichten in Extrudern, Pressen, Matrizen oder durch isostatisches Pressen. Beim anschließenden Sintern werden die Partikel unterhalb ihres Schmelzpunktes thermisch gefügt. So entstehen feste metallische Gefüge mit definierter Porosität. Ein wichtiger Anwendungsbereich ist das mechanische Legieren. Dabei werden unterschiedliche Pulverkomponenten intensiv vermischt und desagglomeriert. In Planeten- oder Hochenergiemühlen bilden sich feine Mischkristalle und metastabile Phasen. So können Legierungskonzepte realisiert werden, die mit konventionellen Schmelzverfahren nicht zugänglich sind.
Das mechanische Legieren stellt hohe Anforderungen an die Mischtechnik. Die Homogenität der Pulvermischung ist entscheidend für die spätere chemische Zusammensetzung im Mikrobereich. Dies gilt insbesondere, wenn sehr kleine Zugabemengen von nanodispersen Additiven eingesetzt werden. Diese Zusätze sollen möglichst vollständig und gleichmäßig auf den Partikeloberflächen der übrigen Komponenten abgeschieden werden, ohne selbst als Partikelfraktion aufzutreten. Hierfür ist eine Mischtechnik erforderlich, die einerseits eine sehr hohe Mischgüte erreicht und andererseits eine kontrollierte Relativbewegung an den Partikeloberflächen erzeugt.
Pulvermischer von amixon® werden in der Pulvermetallurgie eingesetzt, um solche Aufgaben zu lösen. Sie ermöglichen es, minimal kleine Zugaben nanodisperser Additive bis hin zu Spurenanteilen annähernd vollständig auf die verfügbaren Partikeloberflächen der Grundkomponenten aufzubringen. So lassen sich Fließeigenschaften, Pressverhalten, Sinterkinetik oder Oberflächenreaktivität gezielt einstellen, ohne die Kornstruktur unzulässig zu schädigen oder Entmischung zu fördern.
Die Pulvermetallurgie überschneidet sich mit anderen pulverbasierten Werkstofftechnologien. So werden beispielsweise Hochleistungskeramiken ebenfalls aus feinen Pulvern hergestellt, gemischt, geformt und gesintert. Auch hier sind enge Toleranzen für die Partikelgrößenverteilung, die Mischgüte und den Verdichtungsgrad entscheidend. Ähnliche Prinzipien gelten für Hartmetalle, Cermets und funktionale Gradientenwerkstoffe, bei denen unterschiedliche Eigenschaftsprofile innerhalb eines Bauteils kombiniert werden.