Als exklusiver Maschinenbaupartner von Liquidmetal Technologies in Rancho Santa Margarita, CA/USA, hat der österreichische Spritzgießmaschinenhersteller Engel als erster und einziger Anbieter weltweit Systemlösungen für die Spritzgießverarbeitung von Liquidmetal-Materialien vorgestellt. Auf […]
Als exklusiver Maschinenbaupartner von Liquidmetal Technologies in Rancho Santa Margarita, CA/USA, hat der österreichische Spritzgießmaschinenhersteller Engel als erster und einziger Anbieter weltweit Systemlösungen für die Spritzgießverarbeitung von Liquidmetal-Materialien vorgestellt. Auf seinem Symposium präsentierte der Maschinenbauer im Juni diese Technologie erstmalig der Öffentlichkeit.
Bauteile mit völlig neuen Eigenschaften
Liquidmetal steht für eine Materialklasse mit völlig neuen Eigenschaften. Die Zirkonium-Legierungen weisen eine amorphe, d.h. nicht-kristalline Struktur auf, weshalb sie auch metallische Gläser genannt werden. Bauteile aus diesen Materialien sind extrem hart, aber gleichzeitig hochelastisch, was zu einem sehr guten Rückstellverhalten führt. Während Stahl eine Elastizität von 0,2 % und Titan von 1 % aufweisen, liegt der Kennwert für Bauteile aus Liquidmetal-Legierungen bei 2 %. Des Weiteren zeichnen sich die Materialien durch ihr geringes spezifisches Gewicht und eine exzellente Korrosionsbeständigkeit aus. Dieses Eigenschaftsspektrum prädestiniert die Legierungen für den Einsatz in mechanisch hochbeanspruchten Präzisionsbauteilen.
Im Liquidmetal-Prozess lassen sich auch feinste Strukturen effizient im Spritzguss abbilden. (Bild: Liquidmetal Technologies)
Neue Maschinentechnik mit Standard-Robotik
Für die Verarbeitung dieser Materialien im Spritzgießen hat Engel auf Basis seiner vollelektrischen Maschinenreihe e-motion eine neue Spritzgießmaschine entwickelt. Die Liquidmetal-Maschine unterscheidet sich vor allem auf der Einspritzseite von einer herkömmlichen Spritzgießmaschine für die Kunststoffverarbeitung. Die Liquidmetal-Legierungen sind in Form von abgelängten Rundstäben erhältlich. Diese Rohlinge werden automatisiert einer Schmelzkammer zugeführt, wo das Material im Hochvakuum mittels Induktion aufgeschmolzen wird. Statt einer Schnecke besitzt die Maschine einen Kolben, der die aufgeschmolzene Metalllegierung in ein temperiertes Werkzeug einspritzt. Durch das sehr schnelle Abkühlen unter Sauerstoffabschluss bildet sich die amorphe Gefügestruktur, die für die Materialeigenschaften verantwortlich ist. Für die Entnahme der Bauteile kommen Standard-Roboter – zum Beispiel aus der Baureihe viper – zum Einsatz. Der Anguss lässt sich unter anderem durch Wasserstrahlschneiden oder Scheren abtrennen.
Die Liquidmetal-Rohlinge werden der Schmelzekammer zugeführt (Foto: Engel)
In einem Schritt einsatzfertige Teile
Mit Liquidmetal präsentiert Engel eine Alternative zum Metal Injection Moulding (MIM) und der CNC-Bearbeitung von Metall, die in einem Arbeitsschritt und in kurzen Zyklen einsatzfertige Bauteile in einer sehr hohen Oberflächenqualität liefert.
So liefert die Liquidmetal-Technologie hocheffizient und wirtschaftlich einbaufertige Präzisionsteile mit einer sehr hohen Oberflächenqualität. Die Zykluszeiten bewegen sich zwischen 2 und 3 Minuten und liegen damit deutlich unter den Bearbeitungszeiten von CNC-Zentren. Ein weiterer Vorteil der Liquidmetal-Verarbeitung ist, dass kein Abfall anfällt, da die Angüsse recycelt werden können.
Die zylindrischen Liquidmetal-Rohlinge werden automatisiert vereinzelt (Foto: Engel)
Von der Medizintechnik bis zur Luft- und Raumfahrt
In der Medizintechnik sieht Engel gutes Potenzial für die Liquidmetal-Technologie, weshalb während des Symposiums Teile für medizinische Zangen aus einer Liquidmetal-Legierung hergestellt wurden. Denkbar sind auch Endoprothesen wie Hüftgelenke oder Stents. Dank der ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften des Materials lassen sich auch mit geringen Wanddicken sehr robuste Teile realisieren. Darüber hinaus eröffne sich ein breites Anwendungsspektrum in den Bereichen Elektronik, Luft- und Raumfahrt sowie der Sportgeräteindustrie, so Engel. Erste Anwendungen wurden in der Unterhaltungselektronik- und der Uhrenindustrie realisiert.
Lizenzen für das neue Verfahren vergibt Liquidmetal Technologies. Engel liefert die Spritzgießlösungen an die Lizenzpartner. Für individuelle Vorführungen und Erstbemusterungen steht im Technikum am Engel-Stammsitz in Schwertberg/Österreich, eine Liquidmetal-Maschine bereit.
