Laut Marktforschung von 3D Science Valley konzentrieren sich Unternehmen im Bereich des keramischen 3D-Drucks auf die Forschung und Entwicklung von produktionsreifen keramischen 3D-Drucksystemen und -materialien, während kostengünstigere und präzisere 3D-Drucktechnologien auf den Markt kommen. Der neueste Entwicklungstrend der additiven Fertigung von Keramikprodukten geht in Richtung der Herstellung hochwertiger Produkte, darunter keramische 5G-Antennen, keramische Kollimatoren, Nuklearkomponenten und keramische Lager.
Kürzlich wurden von der Chinesischen Gesellschaft für Maschinenbau offiziell die Normen für drei Gruppen von Vollkeramiklagern veröffentlicht.
© Chinesische Gesellschaft für Maschinenbau
Gus Kolumne „Geschichte, Entwicklung und Zukunft der additiven Fertigung von Keramik“ beleuchtet aus historischer Perspektive sieben 3D-Drucktechnologien zur Herstellung dichter und strukturell hochentwickelter Keramikbauteile. Viele Herausforderungen der additiven Fertigung von Keramik, die mehr als ein Jahrzehnt später als die von Metallen und Kunststoffen begann, lassen sich auf die inhärenten Schwierigkeiten bei der Verarbeitung von Strukturkeramik zurückführen, darunter hohe Verarbeitungstemperaturen, fehleranfällige mechanische Eigenschaften und unzureichende Verarbeitungseigenschaften. Um die additive Fertigung von Keramik weiterzuentwickeln, sollte sich die zukünftige Forschung und Entwicklung auf die Erweiterung der Materialauswahl, die Verbesserung der 3D-Druck- und Nachbearbeitungskontrolle sowie auf einzigartige Verfahren wie die Multimaterial- und Hybridverarbeitung konzentrieren.
Die "Verbindungsstellen" von Industrieanlagen
Lager gelten als die „Gelenke“ von Industrieanlagen; ihre Leistungsfähigkeit beeinflusst direkt den zuverlässigen Betrieb von mehr als einer Billion wichtiger Anlagen im Bereich der Volkswirtschaft und der Landesverteidigung.
Vollkeramiklager sind Hightech-Lagerprodukte aus Keramikwerkstoffen, wie Innen- und Außenring sowie Wälzkörper. Hochpräzise Vollkeramiklager sind in China in den Bereichen CNC-Werkzeugmaschinen, Verteidigung, Luft- und Raumfahrt, Petrochemie, Medizintechnik und anderen High-End-Technologiebereichen weit verbreitet und ihre Fertigungsqualität spiegelt die Kernkompetenz der nationalen High-End-Fertigung wider.
Die Lokalisierung von Ultrapräzisions-Vollkeramiklagern für High-End-Anlagen ist von großer Bedeutung für die Verbesserung des Gesamtniveaus und der Kernwettbewerbsfähigkeit der heimischen Industrie und des Anlagenbaus sowie für die Förderung der Entwicklung heimischer High-End-Anlagen hin zu intelligenten und umweltfreundlichen Technologien.
Anwendung von Vollkeramiklagern in High-End-Geräten
Zu den in Vollkeramiklagern verwendeten technischen Keramikwerkstoffen zählen hauptsächlich Siliziumnitrid (Si3N4), Zirkonoxid (ZrO2), Siliziumkarbid (SiC) usw., die hervorragende physikalische und chemische Eigenschaften aufweisen, die herkömmliche Metallwerkstoffe nicht besitzen. Die Hauptvorteile von Vollkeramiklagern aus diesem Material sind:
(1) Die Härte von technischem Keramikwerkstoff ist wesentlich höher als die von gewöhnlichem Wälzlagerstahl, und die Lebensdauer von Vollkeramiklagern des gleichen Typs kann unter gleichen Betriebsbedingungen um mehr als 30 % erhöht werden;
(2) Der thermische Verformungskoeffizient von technischem Keramikmaterial beträgt nur 1/4 bis 1/5 desjenigen von Wälzlagerstahl, und das Vollkeramiklager kann eine gute Temperaturwechselbeständigkeit und stabile Betriebsleistung unter extremen Hochtemperatur-, Tieftemperatur- und großen Temperaturdifferenzbedingungen aufweisen;
(3) Technische Keramikwerkstoffe zeichnen sich durch geringe Dichte, geringe Rotationsmasse und geringe Zentrifugalkraft aus, eignen sich für ultrahohe Drehzahlen und weisen eine hohe Tragfähigkeit, gute Verschleißfestigkeit und eine niedrige Ausfallrate auf.
(4) Technische Keramiken weisen Korrosionsbeständigkeit, magnetoelektrische Isolation und andere Eigenschaften auf und bieten absolute Vorteile bei der Arbeitsleistung unter korrosiven, starken Magnetfeld- und elektrischen Korrosionsbedingungen.
Aktuell erreichen Vollkeramiklager eine maximale Betriebstemperatur von über 1000 °C, eine Dauerbetriebszeit von mehr als 50.000 Stunden und verfügen über selbstschmierende Eigenschaften. Selbst ohne Schmierung gewährleisten sie weiterhin hohe Betriebsgenauigkeit und Lebensdauer. Die strukturellen Eigenschaften von Vollkeramiklagern gleichen die Nachteile von Metalllagern in technischen Anwendungen aus. Sie zeichnen sich durch extrem hohe Drehzahlen, Beständigkeit gegen hohe und niedrige Temperaturen, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, magnetoelektrische Isolation und ölfreie Selbstschmierung aus. Sie eignen sich für extrem raue Umgebungen und spezielle Betriebsbedingungen und bieten vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten in anspruchsvollen technischen Bereichen.
Standard-Vollkeramiklager
Kürzlich hat der Normungsausschuss der Chinesischen Gesellschaft für Maschinenbau die folgenden drei Normen offiziell veröffentlicht.
Vollkeramisches Gleitlager Zentrifugales Gleitlager (T/CMES 04003-2022)
Wälzlager Vollkeramik-Zylinderrollenlager (T/CMES 04004-2022)
"Geometrische Spezifikationen und Toleranzen für zylindrische Vollkeramik-Kugellagerprodukte" (T/CMES04005-2022)
Die Normenreihe wird von der Abteilung Produktionstechnik der Chinesischen Gesellschaft für Maschinenbau unter der Leitung der Shenyang Jianzhu Universität (nationales und lokales gemeinsames Ingenieurlabor für „Hochwertige STONE NUMERICAL-Steuerungs- und Verarbeitungsanlagen und -technologien“) erarbeitet. Die Normenreihe tritt im April 2022 offiziell in Kraft.
Diese Normenreihe legt die relevanten Begriffe, Definitionen, spezifischen Modelle, Abmessungen, Toleranzbereiche und Spielnormen für Vollkeramik-Gelenklager fest. Sie definiert die Klassifizierung, die bearbeitungstechnischen Anforderungen, die Passungsanforderungen und die Anforderungen an die Nutbearbeitung von Vollkeramik-Zylinderrollenlagern. Darüber hinaus legt sie die Größen- und Geometrieeigenschaften, die zulässigen Abweichungen und Toleranzwerte für Vollkeramik-Kugellager mit zylindrischer Bohrung fest und definiert die Arbeitsfläche von Vollkeramiklagern (mit Ausnahme von Fasen). Auf Basis dieser Normenreihe werden Konstruktion, Produktion, Montage und Prüfung von Vollkeramiklagern weiter standardisiert. Dies gewährleistet die Gesamtqualität der Keramiklager, vermeidet unnötige Verluste bei der Bearbeitung, Prüfung und im Einsatz und trägt zu einer gesunden und geordneten Entwicklung der heimischen Vollkeramiklagerindustrie bei. Die Normen fördern die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit von Vollkeramiklagern im Einsatz und haben einen wesentlichen Einfluss auf die Verbesserung der Präzision heimischer Vollkeramiklagerprodukte.
Die Chinesische Gesellschaft für Maschinenbau (CMES) ist eine nationale Organisation, die zur Durchführung nationaler und internationaler Normungsaktivitäten befugt ist. Zu den Aufgaben der CMES gehört die Entwicklung von Normen, um den Bedürfnissen von Unternehmen und Markt gerecht zu werden und Innovation und Entwicklung in der Maschinenbauindustrie zu fördern. Organisationen und Einzelpersonen in China können Vorschläge zur Formulierung und Überarbeitung von CMES-Normen einreichen und sich an den entsprechenden Arbeiten beteiligen.
Der Normungsausschuss des CMES setzt sich aus 28 renommierten Experten von inländischen Hochschulen und Universitäten, Forschungseinrichtungen, Unternehmen, Prüf- und Zertifizierungsinstitutionen usw. zusammen, und 40 Facharbeitsgruppen sind für die Entwicklung von Normen zuständig.
Veröffentlichungsdatum: 30. März 2022