Manipulierte Rohstoffe der Keramik

Die manipulierten Rohstoffe in der Keramik werden auch oft fälschlicherweise als metall-keramische Rohstoffe bezeichnet. Doch diese Bezeichnung ist schon per Definition für Keramik falsch. Denn in der Definition heißt es, dass Keramiken nichtmetallische Werkstoffe sind. Diese Rubrik hat ihren Namen wohl daher, dass man Metall und Keramik ähnlichen Formgebungsprozessen unterwerfen kann. Bei diesen Prozessen geht es in der Regel um das Trockenpressen, das Schlickergießen und die plastische Formgebung mit Hilfe von Bindemitteln. Bei der Fertigung und dem Herstellungsvorgang von metallischen Werkstoffen bezeichnet man diese Vorgänge als Pulvermetallurgie. Das Entscheidende dabei ist, dass hier mit feinsten Körnungen gearbeitet wird.

Aus Pulver werden keramische Gegenstände

Beim Trockenpressen wird das Pulver aus Keramik, wie der Name Keramikpulver schon vermuten lässt, trocken in einer sogenannten Stahlmatrix verpresst. Das passiert durch Druck, der von einem Ober- und einem Unterstempel ausgeübt wird. Das hinzugefügte Keramikpulver wird hier einem hohen Druck von einer Tonne pro Quadratzentimeter ausgesetzt. Bei solch einem Verfahren ist auch das sogenannte kaltisostatische Pressen möglich. Bei einem solchen Pressverfahren wird das Keramikpulver in eine Form aus Gummi gefüllt und gleichmäßig von allen Seiten durch Flüssigkeitsdruck gepresst. Bei der verwendeten Flüssigkeit handelt es sich meistens um Öl. Nachdem das hierdurch entstandene Werkstück in eine adäquate Form gebracht wurde, wird es gebrannt beziehungsweise gesintert. Das kaltisostatische Pressen hat gegenüber dem Trockenpressen den großen Vorteil, dass alle Eigenschaften im gesamten Werkstück gleichmäßig verteilt sind.

Schlickergießen – eine andere Form der keramischen Herstellung

Beim Schlickergießen wird das Pulver aus Keramik mit Wasser und einem Verflüssiger, der sich dafür eignet, bei einer geringen Viskosität in eine sogenannte Suspension, ein Gemisch, gebracht. Bei diesem Verflüssiger handelt es sich meistens um einen Elektrolyten. Bei solch einem Verfahren ist es möglich, dass man die Viskosität durch Peptisationshilfsmittel senken kann. Dieser Schritt ist notwendig, damit man die größtmögliche Menge an Feststoff in den sogenannten Schlicker einbringen kann. Der Schlicker wird in Gips-Gießformen eingebracht. Bei diesem Vorgang absorbiert die Gipsform das Wasser aus dem Schlicker, so dass sich am Formenrand eine plastische Haut bildet. Die überflüssige Schlickermasse wird dann abgegossen, so dass in der Form nur das eigentliche Produkt zurück bleibt. Auch hier folgt die Herstellung des Endprodukts durch anschließende Trocknung und Sinterung.

Das letzte zu nennende Verfahren ist die plastische Formgebung. Hierbei wird das keramische Pulver mit einem so genannten Plastifizierungsmittel versetzt, damit eine bessere Formbarkeit des Materials erreicht werden kann. Diese Mittel zur Plastifizierung haben sehr oft einen organischen Ursprung. Die Aushärtung erfolgt durch Polykondensation oder durch Polymerisation. Dadurch härtet das keramische Pulver durch die vollständige Reaktion beim Plastifizierungsvorgang aus und erhält damit seine abschließende Festigkeit. Der eigentliche Prozess der Formgebung erfolgt dann entweder das Pressen in Formen oder durch das Strangpressen. Die organischen Zusatzstoffe werden später durch den Vorgang des Sinterns verbrannt. Diese Kombination der beiden Materialien wird mittlerweile in flüssiger form beim 3D-Druck angewendet.

Diese manipulierten Sonderstoffe der Keramik werden zum Beispiel in der Nukleartechnik eingesetzt. Hier dienen sie als Kernbrennstoffe oder als Hüll- und Strukturmaterial. Weiterhin finden sie ihre Einsatzgebiete in der Hochtemperaturtechnologie und als Kontaktstoffe in der Elektrotechnik.