La ceramica tecnica è estremamente interessante come materiale per componenti sempre più performanti. Tuttavia, la sua durezza e bassa tenacità rendono la lavorazione estremamente difficile. A questo proposito, MPK Special Tools ha buone notizie. Gli specialisti della tecnologia di precisione fresano la ceramica nell'ordine del µm e con bordi eccezionalmente affilati. Hanno tutto per la produzione di componenti su misura: strumenti innovativi della serie MARLIN 3D di ZECHA, una varietà di processi di produzione e decenni di know-how per la realizzazione di geometrie complesse con tolleranze molto strette.
I risultati di MPK Special Tools, esperto in strumenti e componenti ad alte prestazioni di Schwäbisch Gmünd, parlano da soli: nel pezzo di prova ceramico in zirconio parzialmente stabilizzato si raggiungono vari passaggi di produzione come fresatura,
Rettifica o foratura con la massima precisione e rugosità superficiali nell'ordine del nanometro. A seconda degli obiettivi, anche con bordi dei pezzi affilati e in un tempo di processo notevolmente più breve rispetto a quanto consentirebbe una rettifica complessa.
„Le tolleranze di micrometro nella fresatura della ceramica sono raggiunte solo da poche aziende di produzione. In questo modo, eleviamo la fresatura della ceramica tecnica a un livello di prestazioni superiore rispetto ai processi standard. Per i nostri clienti, ora possiamo realizzare geometrie di componenti filigranate e complesse, che non potrebbero essere prodotte nemmeno tramite rettifica, in modo ancora più efficiente grazie alla fresatura“, sintetizza Christoph Steiner, responsabile delle operazioni di MPK a Schwäbisch Gmünd.
Lo stato dell'arte per la lavorazione delle ceramiche ad alte prestazioni è finora rappresentato principalmente dalla rettifica e dalla lucidatura. Con questi metodi collaudati è possibile ottenere elevate qualità superficiali in modo preciso, senza sovraccaricare eccessivamente il materiale. Quest'ultimo
è decisivo, poiché tali ceramiche sinterizzate sono estremamente dure e meccanicamente altamente sollecitate, ma sono anche fragili e hanno una bassa tenacità alla rottura. Le tecniche di lavorazione come la fresatura richiedono qui molta competenza.
e finora hanno potuto raggiungere tali elevate precisioni nell'ordine dei µm solo con difficoltà. I processi di rettifica consentono maggiore precisione, ma richiedono molto tempo di produzione.
Rivoluzione nella lavorazione della ceramica grazie a una nuova innovazione degli utensili
Con gli strumenti della serie MARLIN 3D-Laser della ZECHA HartmetallWerkzeugfabrikation GmbH, fresare la ceramica viene rivoluzionato in modo fondamentale - e ciò avviene con una tecnologia che stabilisce nuovi standard per precisione ed efficienza. Gli specialisti di micro-utensili di Königsbach-Stein utilizzano il laser per la produzione dei loro innovativi frese a toro e sferiche, nonché punte elicoidali per la lavorazione della ceramica e del metallo duro.
Con questa tecnologia è possibile inserire in materiali da taglio PKD e CVD estremamente duri geometrie estremamente sottili, complesse e finora non realizzabili con grande precisione. Inoltre, soprattutto con diametri degli utensili piccoli, è possibile dotarli di un numero di taglienti molto maggiore rispetto a prima. Un esempio è un fresatore toroidale di 6 mm di diametro con 42 denti. L'elevato numero di taglienti e la geometria adattata al materiale consentono una migliore distribuzione delle forze di taglio e quindi anche una minore generazione di calore.
Questo è importante perché temperature di lavorazione troppo elevate possono influenzare le proprietà dei materiali di alcune ceramiche. Un raffreddamento interno e del gambo riduce inoltre l'attrito e l'usura degli utensili. Grazie alla nuova tecnologia laser, ZECHA è in grado di produrre utensili speciali di qualsiasi forma, come ad esempio frese a scanalatura. Inoltre, l'ampia gamma di prodotti di ZECHA offre anche la possibilità di lavorare in modo efficiente i semilavorati in ceramica con utensili rivestiti in diamante.
Questo insieme di vantaggi si distingue in un punto cruciale della lavorazione della ceramica: con la massima qualità superficiale, precisione dimensionale e sicurezza del processo, che il mercato richiede sempre di più. I componenti ceramici sono interessanti per un numero crescente di
Applicazioni ad alte prestazioni, poiché la ceramica tecnica può essere realizzata con materiali diversi, dotati di proprietà varie e talvolta uniche, e può essere specificamente adattata al suo scopo d'uso. Le esigenze nel settore della tecnologia medica sono estremamente elevate, poiché ad esempio gli impianti in ceramica biocompatibili necessitano di una vestibilità perfetta per minimizzare i rischi per la salute. Nell'elettronica si richiede precisione a livello microscopico, poiché ad esempio nei materiali isolanti in ceramica anche le minime deviazioni possono portare a malfunzionamenti. E nell'industria aerospaziale, dove i componenti in ceramica vengono utilizzati nei motori o nei sistemi di protezione termica, la precisione dimensionale e la qualità superficiale influenzano la sicurezza e l'efficienza.
Impressionante precisione di produzione nel pezzo campione
MPK Special Tools garantisce la massima precisione, qualità superficiale, sicurezza del processo e qualità riproducibile al cento per cento: l'uso CNC degli strumenti MARLIN 3D nell'iQ300 di Makino offre una precisione di lavorazione 3 assi ripetibile fino al micrometro, combinata con tecnologie di controllo e misurazione avanzate. Il marchio MPK è caratterizzato da una grande versatilità di processi di produzione perfezionati nel corso dei decenni, che nel campo della ceramica spaziano dalle tecnologie di fresatura alla rettifica piana, interna ed esterna. Questo consente di adattare le strategie di lavorazione ai materiali ceramici specifici e molto diversi tra loro.
„Per rendere tangibile il vasto know-how MPK per i clienti, abbiamo realizzato un pezzo campione che riflette sia le attuali esigenze dell'industria ceramica sia la varietà e la competenza produttiva di Schwäbisch Gmünd“, descrive Jannik Kimmel, responsabile della fresatura CNC. Così, il pezzo campione ha ricevuto un foro interno ad alta precisione (Ø1±0,001mm). Utilizzando una fresatrice a torus in PKD con 42 taglienti, si sono ottenute tolleranze dimensionali di 0,002 mm durante la lavorazione eccentrica, così come su superfici piane e di fondo, rugosità superficiali nell'ordine del nanometro (Ra < 50 nm), piani entro 0,001 mm e tolleranze di raggio di 0,005 mm. Geometrie Torx, scanalature, smussi e filettature standard sono state realizzate con vari utensili quasi senza rotture. La dimensione delle rotture è nell'intervallo di dimensioni delle particelle di massimo 5 µm. Sul retro del pezzo campione è emersa in modo significativo la competenza MPK nella rettifica della ceramica.
Servizio di fresatura ceramica: consulenza e produzione rapida a partire dalla quantità 1.
„La nostra lunga esperienza nel settore dei metalli duri ci aiuta in alcuni aspetti anche nella lavorazione ad alte prestazioni delle ceramiche. Troviamo soluzioni su misura per esigenze individuali a partire da un lotto di produzione di 1“, afferma Jannik Kimmel. I clienti, in particolare quelli con volumi più elevati, traggono grande vantaggio dalla produzione più efficiente e veloce che la fresatura della ceramica consente rispetto alla rettifica. Questo può contribuire in modo significativo quando si tratta di ridurre il time-to-market. Inoltre, i clienti risparmiano l'acquisto di strumenti, macchine e tecniche speciali, costose e che richiedono competenze specifiche per la lavorazione delle ceramiche. „E come tecnici della precisione convinti, promettiamo anche ai nostri clienti nel settore ceramico: da noi il µ è al comando“, conclude Christoph Steiner.
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