Master-Diplomarbeit: Zerspanungstechnische Untersuchungen zur Bearbeitung von Hochleistungskeramik

Der Einsatz von hart-spröden Werkstoffen, wie Hochleistungskeramik wird immer wichtiger bei der Herstellung von neuen Präzisionsbauteilen. Dank der besonderen Werkstoffeigenschaften, wie geringem Gewicht, hoher chemischer und thermischer Beständigkeit sowie Verschleißfestigkeit verbreiten sich deren Anwendungsfelder von der Luft- und Raumfahrt über den Maschinenbau bis hin zur Medizintechnik. Für viele Anwendungsfälle in diesen Bereichen ist die nach dem Sintern erreichbare Genauigkeit und Oberflächenqualität der Teile nicht ausreichend. Die Gestaltung der Funktionsflächen kann zum Beispiel durch die Prozesskette
          Grünlingsbearbeitung → Sintern → Endbearbeitung
realisiert werden. Die Zusammenhänge unterschiedlicher Prozessschritte sollen genauer erforscht werden; im Mittelpunkt stehen dabei die erreichbaren Geometriegenauigkeiten und Oberflächengüten.
Im Rahmen dieser Diplomarbeit werden zerspanungstechnische Untersuchungen der Hochleistungskeramik (Aluminiumoxid, Reinheit 99,7 %) im „grünen“ und im gesinterten Zustand durchgeführt und ausgewertet. Dazu wird die Variation der beeinflussenden Prozessparameter, sowohl beim Sintern als auch bei der Bearbeitung keramischer Probekörper erforscht und dokumentiert.

Schwerpunkte dieser Diplomarbeit:

- Recherche über den Stand der Technik: keramische Werkstoffe, Bearbeitungsstrategien, Schrumpfung der keramischen Teile nach dem Sintern usw.;
- Entwicklung geeigneter Probekörper zur Kontrolle der werkstofftechnischen Eigenschaften (Biegefestigkeit, Dichte und Vickershärte) der Al2O3-Keramik;
- Werkstofftechnische Untersuchungen von  Aluminiumoxid-Keramik im „grünen“ und im gesintertem Zustand;
- Versuche zum Drehen und zum Fräsen des Grünlings, Auswahl geeigneter Werkzeuggeometrien, Beschichtungen und Prozessparameter;
- Auswertung der Schrumpfraten nach dem Sintern;
- Auswertung und Empfehlung geeigneter Prozessketten zur Fertigung keramischer
Bauteile