Innovative Vakuum Dichtung eröffnet neue Möglichkeiten in der Wärme- und Sinterprozesstechnik von Metalteilen

Verringerung des Schutzgasverbrauchs weist den Weg zur Dekarbonisierung der Metallverarbeitung.

Die Fortschritte in der additiven Fertigung von Metallen und der Wärmebehandlung im Laborofen haben den Zugang zu einer lokalen, bedarfsgerechten und ressourceneffizienten Metallproduktion ermöglicht. Die Notwendigkeit, eine kontrollierte Atmosphäre im Verarbeitungsprozess von funktionalen Metallteilen zu schaffen, stellt jedoch nach wie vor einen Nachhaltigkeitsengpass für die Produktion in kleinem bis mittlerem Maßstab dar. Handelsübliche Laboröfen benötigen 5-15 Liter/Minute Schutzgas in Retorten mit einer Größe von etwa 20 cm x 20 cm x 10 cm. Wird dieser Verbrauch über die gesamte Prozessdauer addiert, die sich typischerweise über mehrere Stunden pro Zyklus erstrecken kann, führt dies zu exorbitanten Endkosten bei der Herstellung von Metallteilen.

Eine vielseitige und effiziente Wärmebehandlung und Sinterung von Metallteilen war bisher nur mit großen Industrieöfen möglich. Bei kompakten Laboröfen liegt die Obergrenze der Betriebstemperatur derzeit bei 1150oC mit Retorten aus A105 NiCr. Dies ist für eine optimale Sinterverdichtung vieler metallischer Werkstoffe oft nicht ausreichend.

Ein neues Produkt namens SINTERPURE BOX wurde entwickelt, um die derzeitigen Grenzen zu überwinden. SINTERPURE BOX ist eine additiv gefertigte Laborofen-Retorte aus Siliziumkarbid (SiC), die einen stabilen Betrieb bei 1250oC ermöglicht. SINTERPURE BOX reduziert den
Schutzgasverbrauch für kompakte Laboröfen erheblich. Ermöglicht wird diese Innovation durch die zum Patent angemeldete Vakuumdichtung der Retorte. Dabei wird mithilfe von Vakuum der Deckel mit der Box verbunden, ohne die innere Kammer zu beeinträchtigen. Die daraus resultierende hermetische Verbindung des Deckels mit der Kammer in der SINTERPURE BOX ermöglicht eine vollständige Kontrolle der inneren Atmosphäre. Ein ständiges Spülen mit Schutzgas, um eine Verunreinigung der Atmosphäre in der Retorte entgegenzuwirken, ist nicht mehr erforderlich. Darüber hinaus berücksichtigt das benutzerorientierte Design der SINTERPURE BOX auch die einfache Handhabung des Chargenwechsels, um die Effizienz des Arbeitsablaufs und die Sicherheit zu erhöhen.

In mehreren Validierungsversuchen, die mit der Ofenretorte SINTERPURE BOX durchgeführt wurden, sind Teile aus Kobalt-Chrom (CoCr) gesintert worden. Die erfolgreiche Sinterung wurde durch das visuelle Erscheinungsbild eines hellen, silbernen Glanzes auf den Teilen demonstriert. Das Fehlen eines dunklen grünlichen Aussehens aufgrund unerwünschter Oxidation bestätigt die Reinheit der Atmosphäre der SINTERPURE BOX-Laborofenretorte.

Perspektivisch wird die Entwicklung der SINTERPURE BOX zu noch höheren Betriebstemperaturen für kompakte Laboröfen führen. Mit dem Vorteil der Designfreiheit durch die additive Fertigung von Siliziumkarbid können mehr wertschöpfende Merkmale in die Retorte integriert werden. Derzeit wird mit Ofenherstellern und Anwendern zusammengearbeitet, um die SINTERPURE BOX zu einer passenden Lösung für ihr bestehendes Laborofenportfolio weiterzuentwickeln. Diese Kooperationen werden zu den technologischen Bemühungen beitragen, das Carbon-Footprint zu reduzieren und die Effizienz der Metallproduktion zu verbessern.

Der Artikel basiert auf einer Pressemeldung von SINTERPURE.