Ein wichtiger Faktor für den kosteneffizienten Betrieb von Vakuumsinteröfen ist der sparsame Verbrauch von Prozessgas und Energie. Je nach Gasart können diese beiden Kostenfaktoren des Sinterprozesses bis zu 50 % der Gesamtkosten ausmachen. Um den Gasverbrauch zu senken, muss ein einstellbarer Gaspartialdruckmodus implementiert werden, der die Schadstofffreiheit der Entfettungs- und Sinterprozesse gewährleistet. Zur Reduzierung des Energieverbrauchs werden optimierte Heizelemente zur Herstellung von Heizzonen eingesetzt, um Wärmeverluste zu minimieren. Um diese Konstruktionspunkte zu realisieren und die F&E-Kosten in einem angemessenen Rahmen zu halten, nutzt ein moderner, ressourcenschonender Vakuumsinterofen hydrodynamische Berechnungsmethoden, um den optimalen Luft- und Wärmestrom zu ermitteln.
Anwendbarkeit verschiedener Ofentypen
Ungeachtet der kundenspezifischen und hochspezialisierten Systeme lassen sich die meisten Sinteröfen auf dem Markt in periodische Vakuumöfen und Öfen mit kontinuierlicher Atmosphäre unterteilen. Die nach dem Spritzgießen und der katalytischen Entfettung verbleibenden braunen Teile enthalten Polymerreste. Beide Ofentypen bieten ein Verfahren zur thermischen Entfernung dieser Polymere.
Einerseits ist der Einsatz eines Durchlaufofens besonders sinnvoll, wenn es sich um relativ große Bauteile mit gleichmäßiger Massenproduktion oder ähnlicher Form handelt. In diesem Fall lassen sich dank kurzer Zykluszeiten und hoher Sinterkapazität günstige Kosten und ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis erzielen. Bei kleinen und mittleren Produktionslinien mit einer Mindestjahresleistung von 150–200 t ist ein solcher Durchlaufofen aufgrund hoher Anschaffungskosten und großem Volumen jedoch unwirtschaftlich. Zudem erfordert er längere Wartungsstillstandszeiten, was die Produktionsflexibilität einschränkt.
Andererseits zeichnet sich der periodische Vakuumsinterofen durch eine hervorragende Technologie zur Steuerung des Entfettungsprozesses beim Sintern aus. Die zuvor genannten Einschränkungen, wie geometrische Verformung und chemische Zersetzung von MIM-Teilen, lassen sich effektiv beheben. Eine Lösung besteht darin, flüchtige Bindemittel mittels laminarer Prozessgasströmung durch ein präzises Gaskontrollsystem zu entfernen. Durch die Reduzierung der Kapazität der Heizzone wird zudem eine sehr gute Temperaturhomogenität im Vakuumofen bis hin zu LK erreicht. Generell bietet der Vakuumofen eine hohe Reinheit der Atmosphäre, einstellbare Prozessparameter und geringe Bauteilvibrationen, was ihn zu einer geeigneten Technologie für die Fertigung hochwertiger Teile (z. B. für medizinische Geräte) macht. Viele Unternehmen sehen sich mit schwankenden Aufträgen konfrontiert und müssen Teile mit unterschiedlichen Formen und Materialien herstellen. Der geringe Input und die hohe Zyklusflexibilität des Vakuumsinterofens schaffen hierfür optimale Bedingungen. Der Betrieb mehrerer Vakuumöfen ermöglicht nicht nur zusätzliche Produktionslinien, sondern auch die gleichzeitige Durchführung verschiedener Prozessabläufe.
Allerdings weisen einige professionelle Vakuumsinteröfen trotz der genannten technischen Vorteile eine geringe Kapazität auf. Ihr ungünstiges Input-Output-Verhältnis und die niedrige Energieausnutzung führen dazu, dass die Sinterkosten der Bauteile die Kosteneinsparungen bei anderen MIM-Verfahren aufheben.
Veröffentlichungsdatum: 07. Mai 2022