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Während Metall-Kunststoff-Verbundteile bereits etabliert sind, zählen Keramik-Hybride – also Keramik-Kunststoff- oder Keramik-Metall-Verbindungen – noch zu den Newcomern bei den Werkstoff-Verbundtechnologien. Nichtsdestotrotz erobern sie zunehmend das Interesse in den Abnehmerbranchen: Vor allem bei Anwendungen, bei denen Verschleißschutz oder Reibungsminderung bzw. elektrische oder thermische Isolation gefordert ist, erfreuen sich Verbundlösungen mit technischer Keramik zunehmender Beliebtheit.

Klein, aber oho – dieser Slogan passt bestens zu den Hybrid-Bauteilen, bei denen als Werkstoff im Verbund-Konzert Technische Keramik mit von der Partie ist. Technische Keramik spielt vor allem in Anwendungsbereichen seine „Materialstärke“ aus, in denen es auf Verschleiß- und Korrosionsschutz, elektrische und thermische Isolation bei hohen Temperaturen oder Hochtemperaturfestigkeit ankommt. Typische Einsatzgebiete sind unter anderem Maschinen- und chemischer Anlagenbau, Textiltechnik, Elektrotechnik und Elektrowärme, Sanitärindustrie und Medizintechnik.

Während Metall-Kunststoff-Bauteile in der Zwischenzeit in jedem Handy oder unter jeder Motorhaube zu finden sind, erschließen sich die Einsatzbereiche von Keramik-Hybriden nicht auf den ersten Blick. Man stößt jedoch bei näherer Beschäftigung auf eine ganze Reihe interessanter Einsatzfacetten, die verdeutlichen, welches Zukunftspotenzial in diesen Werkstoffverbünden mit technischer Keramik steckt.

Fadenführer bei Textilmaschinen
SteckerteileZündelektroden
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„Pinzettenscheiben“ in Epiliergeräten
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Chirurgische Instrumente

Bestes aus beiden Welten
Was sind die Beweggründe, welche die Entwicklung von keramischen Hybridtechnologien antreiben? Hier lassen sich nennen:

Die Stärken der verschiedenen Werkstoffe so zu bündeln, das durch den Materialmix eine neue Produktqualität entsteht.
Das Bauteil so zu konfektionieren, dass für die jeweilige Anwendung eine maßgeschneiderte Lösung mit optimalem Materialeinsatz entsteht. Die Technische Keramik wird meist nur an der Verschleißstelle genutzt und nicht in der gesamten Komponente.
Reduzierung der Prozessschritte und damit Produktionskosten durch Einsatz intelligenter Verbindungstechnologien, um die Werkstoffe miteinander zu verheiraten (Verschweißen, Einschrumpfen, Löten, Umspritzen im Kunststoff). Relativ neu ist der Einsatz von Fertigungsverfahren, welche die Verbindung in einem Prozess bewerkstelligen.

Die Entwicklung und Erprobung neuer Fertigungsverfahren läuft auf Hochtouren: Vorreiter in Deutschland ist hier das Fraunhofer-Demonstrationszentrum „Advancer“, „Advancer“ hat seinen Sitz am Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme – IKTS – in Dresden und vereint die sieben Institute der Fraunhofer-Allianz Hochleistungskeramik. Ziel der Aktivitäten ist unter anderem, neue innovative Fertigungsverfahren zu erforschen, mit denen sich die Werkstoffe künftig in einem Produktionsschritt dauerhaft und nahtlos „verheiraten“ lassen. Als sehr erfolgversprechend zeigt sich hier das Spritzgießverfahren aus der Kunststoffindustrie. Erprobt werden z.B. die Verbindung von Metall und Keramik mittels 2-Komponenten-Spitzguss. Diese Technologie setzt allerdings voraus, dass das eingesetzte Keramik- und Metallpulver so ausgelegt ist, dass beide Materialien beim anschließenden Sinterprozess gleich stark schwinden. Auch mit dem in der Kunststoffindustrie etablierten Verfahren des Folienhinterspritzens wird derzeit experimentiert.

Bei keramischen Hybridtechnologien spielen Spritzgießverfahren damit eine zunehmend zentrale Rolle. Ein Blick in die Branche zeigt, dass viele Kunststoffspritzguss-Hersteller bereits heute ein umfassendes Know-how bei der Keramikverarbeitung erworben haben und damit bestens gerüstet sind, um bei diesen noch relativ jungen Materialverbindungen die kommenden lukrativen Absatzmärkte zu erschließen.