Das Stromsintern ist ein Verfahren, bei dem elektrische Ströme zur Beschleunigung des Sinterns von Pulvern eingesetzt werden.
Dieses Verfahren verkürzt die Produktionszeit erheblich und ermöglicht eine nahezu theoretische Dichte.
Es macht Bindemittel und Vorpressen überflüssig.
Die Pulver können unter Druck direkt in die gewünschte Form gesintert werden.
Zusammenfassung des Stromsinterns: 4 Hauptvorteile und Technologien
Beim Stromsintern (Electric Current Sintering, ECAS) werden elektrische Ströme eingesetzt, um den Sinterprozess von Pulverwerkstoffen zu beschleunigen.
Diese Technik verkürzt die für das Sintern benötigte Zeit drastisch, von 15 Minuten auf wenige Mikrosekunden.
Eine lange Ofenhitze ist nicht erforderlich.
Das Verfahren ermöglicht es, nahezu theoretische Dichten in den gesinterten Materialien zu erreichen.
Es ist jedoch auf die Herstellung einfacher Formen beschränkt.
ECAS benötigt keine Bindemittel.
Die Pulver werden direkt in Formen gesintert, die für die endgültige Form des Teils ausgelegt sind.
Auf diese Weise werden Formabweichungen und Verformungen vermieden, die durch nicht isotrope Sinterung und Schwerkrafteffekte bei hohen Temperaturen entstehen.
1. Reduzierte Produktionszeit
Herkömmliche Sinterverfahren können sehr zeitaufwändig sein und dauern oft Stunden oder sogar Tage.
Im Gegensatz dazu können ECAS-Technologien den Sinterprozess in einem Bruchteil der Zeit, von Minuten bis Mikrosekunden, abschließen.
Dies ist auf die direkte Anwendung elektrischer Ströme zurückzuführen, die das Pulvermaterial schnell erhitzen und verdichten.
2. Keine Notwendigkeit für Bindemittel
Bei herkömmlichen Sinterverfahren werden oft Bindemittel benötigt, um die Pulverpartikel vor dem Sintern zusammenzuhalten.
Bei ECAS entfällt diese Notwendigkeit, da die elektrischen Ströme sowohl die Wärme als auch den Druck liefern, die notwendig sind, um die Partikel direkt miteinander zu verschmelzen, ohne dass zusätzliche Bindemittel benötigt werden.
3. Direkte Sinterung in die endgültige Form
Bei ECAS werden die Formen so gestaltet, dass sie die endgültige Form des Teils aufnehmen.
Die Pulver werden in diese Formen gegeben und mit elektrischem Strom und Druck beaufschlagt, wodurch die Pulver gesintert werden, während sie den Hohlraum ausfüllen.
Dieses direkte Formgebungsverfahren verringert das Risiko von Formabweichungen und Verformungen, die beim herkömmlichen Sintern aufgrund ungleichmäßiger Erwärmung und der Auswirkungen der Schwerkraft bei hohen Temperaturen auftreten können.
4. Technologien innerhalb von ECAS
Zwei herausragende Beispiele für ECAS-Technologien sind das Spark Plasma Sintering (SPS) und das Electro Sinter Forging (ESF).
SPS nutzt ein elektrisches Feld und Druck, um die Verdichtung von Werkstoffen zu verbessern, was niedrigere Sintertemperaturen und kürzere Verarbeitungszeiten ermöglicht.
ESF, abgeleitet vom Kondensatorentladungssintern, wird zur Herstellung von Metallmatrix-Verbundwerkstoffen verwendet und zeichnet sich durch sehr kurze Sinterzeiten aus.
Vorteile und Anwendungen
ECAS bietet mehrere Vorteile, darunter eine bessere Verdichtung, ein geringeres Kornwachstum und eine bessere Kontrolle über die Mikrostruktur und die Eigenschaften der gesinterten Werkstoffe.
Aufgrund dieser Vorteile eignet sich ECAS besonders für Werkstoffe mit hohem Schmelzpunkt, komplexer Zusammensetzung oder begrenzter Sinterfähigkeit.
ECAS wird in verschiedenen Bereichen eingesetzt, u. a. bei der Herstellung von Hochleistungskeramik, Funktionswerkstoffen und Verbundwerkstoffen.
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