Integrierte Gewindeprofile im Keramik-3D-Druck: Isolierendes Verbindungsstück für die Raumfahrt
In anspruchsvollen Betriebsumgebungen wie der Luft- und Raumfahrt, in denen Werkstoffe extremen thermischen und mechanischen Belastungen standhalten müssen, gewinnen additiv gefertigte Komponenten aus Technischer Keramik zunehmend an Bedeutung. Ein aktuelles Anwendungsbeispiel zeigt, wie monolithische Hochleistungskeramik als präzises mechanisches Verbindungsstück und gleichzeitig als Schutzbarriere zu metallischen Systemen eingesetzt werden kann: Ein rein keramischer Gewindeadapter aus Zirkoniumoxid (ZrO₂), der funktionale Innen- und Außengewinde für die direkte Aufnahme von Kundenschrauben im Bauteil vereint und eine zuverlässige dielektrische sowie thermische Isolation gewährleistet.
In unserem aktuellen Anwendungsvideo sehen Sie die mechanische Verschraubung des Keramikbauteils mit den metallischen Anschlusselementen im praktischen Einsatz:
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Technische Spezifikationen und geometrische Präzision
Die Integration von Gewindeprofilen in Vollkeramikbauteile stellt aufgrund des materialspezifischen Schwindungsverhaltens beim Sintern hohe Anforderungen an die Maßhaltigkeit. Durch die Präzision des additiven Fertigungsverfahrens von Sinto Advanced Ceramics (ehemals Bosch Advanced Ceramics) werden die erforderlichen engen Toleranzen und die geforderte Konturtreue reproduzierbar eingehalten, sodass standardisierte Metallschrauben des Kunden ohne Klemmen oder Spiel direkt in die gedruckten Gewindegänge geschraubt werden können.
Die technischen Kennwerte der Verbindungskomponente im Überblick:
- Werkstoff: Zirkoniumoxid (ZrO₂) – gewählt für Anwendungen in der Raumfahrt aufgrund der hohen Biegefestigkeit, Risszähigkeit, exzellenten Vakuumtauglichkeit (kein Outgassing) sowie der zuverlässigen elektrischen und thermischen Isolationswirkung.
- Abmessungen: Länge: 15 mm | Schlüsselweite (SW): 15 mm | Höhe: 17 mm.
- Außengewinde: G 1/8" (normiertes Rohrgewinde) mit einem Außendurchmesser von 9,5 mm.
- Innengewinde: UNEF 1/4" (Extrafeingewinde) mit einem Kernloch-Durchmesser von 5,7 mm.
- Bauteilgewicht: 4,8 g (Leichtbaukomponente für aerospace-spezifische Gewichtsvorgaben).
- Besonderes Merkmal: Simultane additive Integration von Innen- und Außengewinden nach UNEF- und British Standard Whitworth (BSW)-Normen.
Werkzeuglose Fertigung komplexer Funktions- und Isolationskomponenten
Das vollkeramische Bauteildesign demonstriert die Leistungsfähigkeit des keramischen 3D-Drucks bei der direkten, schichtweisen Abbildung normierter Gewindeprofile. Dadurch wird eine nachträgliche, kostenintensive spanende Bearbeitung des gesinterten Bauteils durch Schleifen oder Diamantwerkzeuge vollständig überflüssig. Die Schraubenkanäle und Gewindegänge entstehen formgebend direkt im Drucker.
Als spezialisierter Auftragsfertiger realisiert Sinto Advanced Ceramics diese anspruchsvollen Verbindungsstücke anhand der Kundendaten in einer standardisierten Serienfertigung. Die hohe Wiederholgenauigkeit des additiven Prozesses stellt sicher, dass jedes Bauteil die exakten Passungen aufweist, die für den zuverlässigen Einsatz, den Schutz vor elektrischen Überschlägen und die sichere mechanische Kopplung mit Metallkomponenten in der Raumfahrt erforderlich sind.