Großes Interesse an Liquidmetal

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Über 200 Teilnehmer informierten sich im Engel Technologieforum Stuttgart über das Spritzgießen von Liquidmetal, das Kunststoff- und Metallverarbeitern ganz neue Möglichkeiten eröffnet. Denn mit dem patentierten Verfahren lassen sich hochkomplexe Bauteile, die flexibel wie Kunststoff und belastbarer als Titan sind, mit hoher Präzision und außergewönlicher Oberflächengüte günstig herstellen.

"Liquidmetal 2016", die erste Veranstaltung, die sich ausschließlich mit dem Spritzgießen von Liquidmetal befasste, war für Engel gleich in mehrfacher Hinsicht eine Premiere: Denn neu war nicht nur der Werkstoff, sondern auch die Kundenklientel: Rund die Hälfte der etwa 200 Teilnehmer ist in der Metallbearbeitung aktiv, was eindrucksvoll zeigt, wie gut die Erweiterung des Engel-Sortiments in Richtung Metallverarbeitung vom Markt angenommen wird. Dass Engel als Exklusivpartner des US-Unternehmens Liquidmetal für das Spritzgießen der einzigartigen Metalllegierung mit der neuen Technologie sowohl bei Kunststoffverarbeitern als auch bei Metallverarbeitern auf großes Interesse gestoßen ist, hat gute Gründe.

Über 200 Besucher kamen ins Technologieforum Stuttgart von Engel, um sich über die Möglichkeiten des Spritzgießens von Liquidmetal zu informieren. Foto: K-Zeitung

Der Wichtigste: Dank der einzigartigen Metalllegierung mit einer amorphen, also nicht kristallinen Struktur erlaubt das patentierte Liquidmetal-Spritzgießen die nacharbeitsfreie Herstellung hochkomplexer und extrem belastbarer Metallkomponenten in einem Schritt. Und dies mit einer Präzision und Oberflächenqualität, die allen bekannten Gießverfahren weit überlegen sind. Bislang ließen sich derartige Teile nur sehr zeitaufwändig mit zerspanenden Verfahren wie Drehen, Fräsen oder Schleifen herstellen. Möglich macht dies der einzigartige Werkstoff Liquidmetal - wie alle Beteiligten versichern das bislang einzige Metall, das sich spritzgießen lässt.

Hochelastisch wie Kunststoff

Wie Heinz Rasinger, Leiter Engel Teletronics, erklärte, ist Liquidmetal hochelastisch wie Kunststoff, erreicht mit rund 1.500 MPa aber die 2,5-fache Festigkeit von Titan, ist zudem mit 53 HRC (erreichbar ohne Wärmebehandlung direkt im Werkzeug) sehr hart und kratzerfest, äußerst korrosionsbeständig und mit einer Schrumpfung von weniger als 0,4 % mit einer sehr hohen Wiederholgenauigkeit spritzgießbar.

Dazu Steffen Mack, Manager Business Development beim Materialhersteller Materion, einem Unternehmen mit rund 2.500 Mitarbeitern, das mit seinen Produkten in allen technologisch anspruchsvollen Branchen vertreten ist: "Mit dem Spritzgießen von Liquidmetal lassen sich Toleranzen von ± 8 µm erreichen, eine Größenordnung, in der sich heute die Zerspanung mit CNC-Maschinen bewegt." Zum Vergleich: Das Metal Injection Moulding - MIM - oder Pulverspritzgießen erreicht nach Erfahrung von Steffen Mack Toleranzen von ± 75 bis 125 µm.

Allerdings ist das MIM bei einfachen Teilen mit nur einer Nachfolgeoperation bei den Teilekosten auch um etwa Faktor 4 günstiger. Doch nach Worten von Heinz Rasinger ändert sich dies bei zunehmender Komplexität sehr schnell : "Bei mehreren Nachfolgeoperationen ist Liquidmetal gegenüber MIM durchaus wettbewerbsfähig."

Für Liquidmetal sprechen aber noch weitere Vorteile wie die ausgezeichneten Federeigenschaften. Ohne permanente Deformation kann das Material etwa die dreifache Energie von Federstahl und die vierfache von Titan aufnehmen. Zudem ist Liquidmetal weder magnetisch, noch magnetisierbar und zeichnet sich durch eine geringe elektrische Leitfähigkeit aus. Liquidmetal ist nicht allergen, hautreizend oder system-toxisch und damit hervorragend für medizinische Anwendungen geeignet.

Vielseitige Anwendungsgebiete

Zudem wird die Werkzeugoberfläche sehr gut reflektiert. Dadurch lassen sich sogar optische Teile ohne Nacharbeit direkt herstellen. Als weitere Branchen, die für einen Einsatz infrage kommen, nannte Heinz Rasinger die Automobilindustrie, die auch zahlreich bei der Veranstaltung vertreten war, sowie die Luft- und Raumfahrt, die Hersteller von Sportgeräten - hier insbesondere die Hersteller von Wassersportgeräten, da es im Salzwasser zu keinerlei Korrosion kommt - und die allgemeine Industrie.

Aktuell lassen sich Bauteile mit einem Gewicht von bis zu 80 g, einer Größe von 100 x 100 mm und mit Wandstärken von 0,6 bis 4 mm herstellen. Diese Einschränkungen resultieren einerseites aus der verwendeten Spritzgießmaschine - eine E-Motion 110 T von Engel - und andererseits aus der erforderlichen schnellen Abkühlung der Bauteile, die nötig ist, um die amorphe Sturktur zu erhalten und eine Kristalisation beim Abkühlen zu vermeiden.

Die Liquidmetal-Edition der e-motion 110 T von Engel unterscheidet sich nur auf der deutlich längeren Einspritzseite von einer normalen Kunststoffmaschine. Foto: K-Zeitung

Gründe für den Einsatz der vollelektrischen E-Motion 110 T sind die hohe Präzision und Steifigkeit sowie die hohen Verarbeitungstemperaturen von 1.100 °C, die für hydraulisch angetriebene Maschinen kritisch werden können. Die Liquidmetalmaschine unterscheidet sich übrigens nur auf der Einspritzseite von einer normalen Kunststoffmaschine. Dazu Michael Wiesinger, Sales Engel Medical: "Die Einspritzseite ist deutlich länger als bei unseren Standardmaschinen. Grund ist vor allem die Spritzeinheit mit der Induktionserwärmung und dem direkt angetriebenen Kolben, mit dem das auf rund 1.100 °C erhitzte Material in das Werkzeug gedrückt wird."

Die reine Einspritzzeit liegt zwar unter einer Sekunde, durch das nötige Evakuieren des Werkzeugs, um den unerwünschten Kontakt mit Sauerstoff zu verhindern, und das Erhitzen des Materials beträgt die Zykluszeit beim Demoteil allerdings rund 2,5 Minuten.

gk

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