Laut der Marktforschung von 3D Science Valley konzentrieren sich Unternehmen im Bereich des keramischen 3D-Drucks auf die Forschung und Entwicklung von keramischen 3D-Drucksystemen und -materialien auf Produktionsniveau, während 3D-Drucktechnologien mit geringeren Kosten und höherer Genauigkeit auf den Markt kommen. Der neueste Entwicklungstrend der additiven Fertigung von Keramik besteht darin, in den Bereich der Herstellung von Produkten mit hoher Wertschöpfung einzusteigen, darunter keramische 5G-Antennen, keramische Kollimatoren, Nuklearkomponenten, keramische Lager usw.
Vor Kurzem hat die China Mechanical Engineering Society offiziell die drei Gruppenstandards für Keramiklagerserien veröffentlicht.
© Chinesische Gesellschaft für Maschinenbau
Gus Kolumne „Geschichte, Entwicklung und Zukunft der additiven Fertigung von Keramik“ erörtert sieben 3D-Drucktechnologien zur Herstellung dichter und strukturell fortschrittlicher Keramikkomponenten aus historischer Perspektive. 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 schlechte Verarbeitungseigenschaften. Um die additive Fertigung von Keramik weiterzuentwickeln, sollte sich die zukünftige Forschung und Entwicklung auf die Erweiterung der Materialauswahl, die Verbesserung des 3D-Drucks und der Nachbearbeitungskontrolle sowie auf einzigartige Fähigkeiten wie die Multimaterial- und Hybridverarbeitung konzentrieren. 3D Valley of Science
Die „Gelenke“ von Industrieanlagen
Lager gelten als das „Gelenk“ industrieller Anlagen. Ihre Leistung hat direkten Einfluss auf den zuverlässigen Betrieb von über einer Billion wichtiger Anlagen in der Volkswirtschaft und der Landesverteidigung.
Vollkeramiklager sind Hightech-Lagerprodukte aus keramischen Werkstoffen, wie Innen-/Außenring und Wälzkörper. Hochpräzise Vollkeramiklager erfreuen sich großer Nachfrage in der heimischen CNC-Werkzeugmaschinenindustrie, der Landesverteidigung, der Luft- und Raumfahrt, der Petrochemie, der Medizintechnik und anderen High-End-Gerätetechnologiebereichen. Ihr Fertigungsniveau spiegelt die Kernwettbewerbsfähigkeit der heimischen High-End-Fertigung wider.
Die Lokalisierung hochpräziser Vollkeramiklager für High-End-Geräte ist von großer Bedeutung für die Verbesserung des Gesamtniveaus und der Kernwettbewerbsfähigkeit der heimischen Industrie und Geräteherstellungsbranche und für die Förderung der Entwicklung intelligenter und umweltfreundlicher High-End-Geräte im Inland.
Anwendung von Vollkeramiklagern in High-End-Geräten
Zu den in Vollkeramiklagern verwendeten technischen Keramikwerkstoffen gehören hauptsächlich Siliziumnitrid (Si3N4), Zirkonoxid (ZrO2) und Siliziumkarbid (SiC). Diese Werkstoffe verfügen über hervorragende physikalische und chemische Eigenschaften, die herkömmlichen Metallwerkstoffen fehlen. Die Hauptvorteile von Vollkeramiklagern aus diesen Werkstoffen sind:
(1) Die Härte von technischem Keramikmaterial ist viel höher als die von gewöhnlichem Lagerstahl, und die Lebensdauer von Vollkeramiklagern des gleichen Typs kann unter den gleichen Arbeitsbedingungen um mehr als 30 % erhöht werden.
(2) Der Wärmeverformungskoeffizient von technischem Keramikmaterial beträgt nur 1/4 bis 1/5 des Wärmeverformungskoeffizienten von Lagerstahl. Vollkeramiklager weisen daher eine gute Wärmeschockbeständigkeit und stabile Betriebseigenschaften unter extrem hohen und niedrigen Temperaturen sowie bei großen Temperaturunterschieden auf.
(3) Die Dichte des technischen Keramikmaterials sowie die geringe Rotationsträgheit und Zentrifugalkraft sind gering, sodass es für ultrahohe Geschwindigkeiten geeignet ist und eine hohe Tragfähigkeit, gute Verschleißfestigkeit und geringe Ausfallrate aufweist.
(4) Technische Keramik weist Korrosionsbeständigkeit, magnetoelektrische Isolierung und andere Eigenschaften auf und bietet absolute Vorteile hinsichtlich der Arbeitsleistung unter korrosiven Bedingungen, bei denen starke Magnetfelder und elektrische Korrosion auftreten.
Vollkeramiklager erreichen derzeit eine maximale Betriebstemperatur von über 1000 °C, eine kontinuierliche Betriebsdauer von über 50.000 Stunden und sind selbstschmierend. Auch ohne Schmierung gewährleisten sie Arbeitsgenauigkeit und Lebensdauer. Die strukturellen Eigenschaften von Vollkeramiklagern gleichen die Nachteile von Metalllagern in technischen Anwendungen aus. Sie zeichnen sich durch ultrahohe Geschwindigkeit, Hoch-/Tieftemperaturbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, magnetoelektrische Isolierung und ölfreie Selbstschmierung aus. Sie eignen sich für extrem raue Umgebungen und besondere Arbeitsbedingungen und bieten breite Anwendungsmöglichkeiten im High-End-Bereich.
Vollkeramiklager Standard
Vor Kurzem hat das Arbeitskomitee für Normung der chinesischen Gesellschaft für Maschinenbau die folgenden drei Normen offiziell freigegeben.
Vollkeramisches Gleitlager Zentriergleitlager (T/CMES 04003-2022)
Wälzlager Vollkeramik-Zylinderrollenlager (T/CMES 04004-2022)
„Geometrische Spezifikationen und Toleranzen für zylindrische vollkeramische Kugellagerprodukte“ (T/CMES04005-2022)
Die Normenreihe wird von der Abteilung für Produktionstechnik der Chinesischen Gesellschaft für Maschinenbau organisiert und von der Jianzhu-Universität Shenyang (nationales und lokales gemeinsames Ingenieurlabor für „hochwertige numerische STEIN-Steuerungsverarbeitungsgeräte und -technologie“) geleitet. Die Normenreihe wird im April 2022 offiziell umgesetzt.
Diese Reihe technischer Normen legt die entsprechenden Begriffe, Definitionen, spezifischen Modelle, Abmessungen, Toleranzbereiche und Spaltmaße für vollkeramische Gelenklager fest. Sie enthält Klassifizierung, Verarbeitungsanforderungen, Anpassungsanforderungen und Anforderungen an die Schneidnut aller keramischen Zylinderrollenlager; außerdem werden Größe und geometrische Merkmale, Nennmaßgrenzabweichungen und Toleranzwerte von vollkeramischen Kugellagern mit zylindrischer Bohrung definiert und die Arbeitsschnittstelle des vollkeramischen Lagers (außer der Anfasung) definiert. Auf Grundlage dieser Normenreihe werden die Konstruktion, Produktion, Montage und Prüfprozesse für vollkeramische Lager weiter standardisiert, die Gesamtleistungsqualität der Keramiklager sichergestellt und unnötige Verluste bei der Verarbeitung, Prüfung und Verwendung von Vollkeramiklagern vermieden, eine gesunde und geordnete Entwicklung der inländischen Vollkeramiklagerindustrie gefördert und die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit der Verwendung von Vollkeramiklagern gefördert. Dies hat einen wesentlichen Einfluss auf die Verbesserung der Präzision inländischer Vollkeramiklagerprodukte.
Die China Mechanical Engineering Society (CMES) ist eine nationale gesellschaftliche Organisation, die nationale und internationale Standardisierungsaktivitäten durchführt. Zu den Arbeitsinhalten der CMES-Standards gehört die Entwicklung von CMES-Standards, um den Anforderungen von Unternehmen und Märkten gerecht zu werden und Innovation und Entwicklung im Maschinenbau zu fördern. Organisationen und Einzelpersonen in China können Vorschläge zur Formulierung und Überarbeitung von CMES-Standards einbringen und sich an den entsprechenden Arbeiten beteiligen.
Der Arbeitsausschuss für Standardisierung des CMES besteht aus 28 namhaften Experten von inländischen Hochschulen und Universitäten, Forschungseinrichtungen, Unternehmen, Prüf- und Zertifizierungsinstituten etc. und 40 professionelle Arbeitsgruppen sind für die Entwicklung von Standards verantwortlich.
Veröffentlichungszeit: 30. März 2022