Innovative Umformtechnik

Keramik-Walzen beweisen Industrietauglichkeit – Fachsymposium präsentiert erste Ergebnisse

Ob Rohre, Drähte oder Bänder produziert werden: Der Verschleiß am Werkzeug und der damit verbundene Produktionsausfall treiben die Herstellungskosten in die Höhe. Ein Firmen-Konsortium hat nun zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg Keramikwalzen mit erheblich höheren Standzeiten entwickelt und industriell erprobt. Die Ergebnisse aus der Produktionspraxis werden am 17. und 18. März 2004 bei einem Fachsymposium im Schloss Engers in Neuwied präsentiert. Ziel ist es, weitere Anwender aus der Stahl- und Metallverarbeitung von den Erfahrungen profitieren zu lassen.

Um Rohre, Drähte oder Bänder zu formen, setzen die Hersteller bisher auf Stahl- und Hartmetallwalzen. Mehr als fünf Millionen Tonnen allein an Walzdraht stellt die metallverarbeitende Industrie in Deutschland damit jedes Jahr her. Ein entscheidender Kostenfaktor ist die Standzeit der Walzwerkzeuge. Um die Produktqualität zu sichern, müssen die teuren Werkzeuge bei Schädigung umgehend ersetzt oder nachbearbeitet werden. Die Produktion steht in dieser Zeit still.

Neue Walzen aus Keramik sollen diese Nachteile wettmachen. Sie leben länger, halten höheren Temperaturen stand, haften weniger am Walzgut und sind leicht. Seit Anfang 2001 laufen die Entwicklungsarbeiten des Fraunhofer IWM zusammen mit den Keramikherstellern H.C. Starck Ceramics und FCT Ingenieurkeramik sowie dem Bearbeitungsspezialisten TE-KO-WE mit finanzieller Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Bei dem Fachsymposium am 17. und 18. März 2004 in Neuwied werden die Arbeiten zur Entwicklung keramischer Walzen und die Ergebnisse aus den Praxistests vorgestellt.

Sechs Anwenderfirmen haben die keramischen Bauteile, ihre Effizienz und Qualität in industriellen Anwendungen geprüft. Ergebnis: Die innovative Keramik wird sich in einigen Anwendungen schnell gegen Stahl durchsetzen. „Aber jeder Walzprozess ist anders“, schränkt IWM-Projektleiter Kailer ein. Um einen Herstellungsprozess mit solchen Walzen auszurüsten, sei stets eine konkret auf den Anwendungsfall bezogene Vorarbeit notwendig: „In den meisten Fällen ist es nicht sinnvoll, metallische Bauteile eins zu eins durch Keramik zu ersetzen.“

Grund ist, dass die Eigenschaften keramischer Werkstoffe und die Herstellung keramischer Werkzeuge sich grundsätzlich von Stahl unterscheiden. Keramik bietet zwar eine hohe thermische Widerstandsfähigkeit, bessere tribologische Eigenschaften und eine geringe Neigung, mit dem bearbeiteten Material zu verkleben. Ein Risiko jedoch bleibt: Da die Keramik spröde ist, kann sie kaum nachbearbeitet werden und unter Belastung brechen. Das keramische Walzwerkzeug muss daher bereits in der Entwicklungsphase so konstruiert werden, dass es genau an den Einsatz angepasst ist. Nur bei optimiertem Werkzeug-Design, so IWM-Projektleiter Kailer, könne Keramik in der Umformtechnik sicher und mit wirtschaftlichem Vorteil eingesetzt werden.

Dass dies möglich ist, zeigt sich daran, dass Hochleistungskeramiken in anderen Branchen, etwa in der Lebensmittelverarbeitung, der chemischen Industrie, der Hochtemperaturtechnik und der Umformtechnik, bereits ansehnliche Marktanteile erobert haben. Anmeldungen zum Fachsymposium nimmt Dr. Andreas Kailer, Fraunhofer IWM, E-Mail: kailer@iwm.fraunhofer.de, Tel. 0761/5142-247, bis 16. Februar 2004 entgegen.