Innovative Werkstoffe für innovative Automobile - … · eröffnen Ingenieuren und Designern neue Perspektiven für Leichtbau-, Design- und Schutzanwendungen. Zum Beispiel ... Werkstoffe,

T H E C E R A M I C E X P E R T S

Innovative Werkstoffe für innovative Automobile Inspiration Hochleistungskeramik

Hochleistungskeramik: Multitalente für anspruchsvolle Aufgaben

Mit einzigartigen Materialeigenschaften ist Hochleistungskeramik von CeramTec einer der leistungsfähigsten Werkstoffe

unserer Zeit. Unverzichtbar für mehr Leistung, Sicherheit, Zuverlässigkeit und Umweltverträglichkeit in einer Vielzahl

von Anwendungen des täglichen Lebens. Überall können mit keramischen Hochleistungswerkstoffen innovative

Zukunftslösungen realisiert werden, die wegweisende Fortschritte bringen. Im Fahrzeug- und Automobilbau, in der

Elektronik, Energie- und Umwelttechnik, im Geräte- und Maschinenbau sowie in der Medizintechnik.

2

Verschleißfest

Reibungsarm

Zuverlässig

Chemisch resistent

Stoßfest

Leicht

Kühlend

Elektrisch isolierend

Hitzeresistent

Thermisch leitend

Sicher

Thermisch isolierend

Transparent

3

Der Werkstoff, der den Automobilbau weiterbringt

4

5

Fortschritt noch effizienter – mit Hochleistungskeramik

Die Herausforderungen für internationale Automobilher-

steller und Zulieferer steigen: Emissionen und Kraftstoff-

verbrauch müssen gesenkt, alternative Antriebe weiterentwi-

ckelt werden. Umweltschutz, Leichtbau, Hybridisierung und

Elektrifizierung, Vernetzung der Fahrzeugelektronik und

-kommunikation, Sicherheitstechnik, modulare Fahrzeug-

konzepte und beschleunigte Entwicklungszyklen verlangen

innovative Werkstoffe, die extreme Anforderungen erfüllen

und außergewöhnliche Eigenschaften bieten. Von Ent-

wicklern, Komponentenherstellern und Zulieferern wird

Höchstleistung erwartet.

Mit innovativer Hochleistungskeramik leistet CeramTec ent-

scheidende Beiträge für den automobilen Fortschritt: zur

Erhöhung der Sicherheit, Langlebigkeit und Wirtschaft-

lichkeit, des Komforts und Umweltschutzes von Fahrzeugen.

Und für mehr Effizienz und Produktivität in deren

Fertigungsprozessen. Technische Keramiken sind in ihrer

Funktionalität und ihrem maßgeschneiderten Eigen-

schaftsprofil einzigartig und ermöglichen die Integration visi-

onärer Konzepte in die Serienfertigung. Nutzen Sie unser

umfassendes Know-how als Systempartner. Entwickeln Sie

Zukunft mit CeramTec.

6


Keramische Folien CeramTape® zur Herstellung von Hybriden in elektronischen Steuerungs-elementen und Lambda-sonden

Gießkerne für den Kolben- und Feinguss

Piezokeramischer Ring als Signalgeber im Klopfsensor

Ventilplättchen im Common-Rail-Einspritz-system

Cyrol® Keramische Rollenfür Wälzlager

Widerstandstragkörperfür Widerstände in elektronischen Schaltungen

Spulenkörperfür Spulen auf elektronischen Schaltungen

Seitenplattein der Kraftstoffpumpe

CeramCool®

für die Xenon-, LED- und Laser-Lichttechnologie

Luftultraschallwandlerfür Innenraumüberwachung und Einparkhilfe

Steigrohre und Düsenzum Gießen von Motor- und Fahr werkskomponenten sowie Felgen aus Aluminium

Isolierringeim Bremssattel

Poröse Zellen für das Verchromen

Cyrol® Keramische Rollen für Nockenwellen

Keramische Lagerungenfür Abgasklappen und -regelventile

Piezokeramische Elementeim Ölstands- und Harnstoff-tanksensor

Perlucor®

Transparente Keramik als Schutz- und Designelement

Gleitringe in der Kühlwasserpumpe

Preforms als Formteile zur Material ver-stärkung und zum Leichtbau im Motorenbereich

Schaltfunkenstrecke für das Xenonlicht

Sockel und Isolierröhrchen für die Halogen- und Xenon lichttechnik sowie für Stand heizungen

Die Größenverhältnisse der Produkteentsprechen nicht der Realität.

Hochleistungskeramik im Automobilbau

für Widerstände in elektronischen

Steuerscheibeim ABS-Modulator

Schweißzentrierstifte und -gasdüsenfür MAG-Schweißen im Karosseriebau

Aktor-Technologiesowie Piezokeramische Folien in Einspritzsystemen

Integrierte Membranenfür Drucksensoren in Brems-regelsystemen und Getriebe-steuerungen

Gelaserte Substrate als Hybridschaltungsträger für Steuergeräte (z.B. Getriebe-steuerung) und Isolationskera-mik in PTC-Hochvolt-Heizern

Isolationsbauteilein der Lambdasonde

Dichtbauteilein der Lambdasonde


Schutzkeramik-Plattenfür Fahrzeugpanzerungen

Werkzeugsysteme und Schneid-stoffe SPK®

aus Keramik und PCBN für Bau-teile aus Gußeisen und gehär-teten Stählen

CeramCool®

für Batteriethermomanagement, Spannungs wandler, Antriebs-steuerung und Bremsenergie-rückgewinnung


Innovative Hochleistungskeramik im Automobilbau

6

11


Keramische Folien CeramTape® zur Herstellung von Hybriden in elektronischen Steuerungs-elementen und Lambda-sonden

Gießkerne für den Kolben- und Feinguss

Piezokeramischer Ring als Signalgeber im Klopfsensor

Ventilplättchen im Common-Rail-Einspritz-system

Cyrol® Keramische Rollenfür Wälzlager

Widerstandstragkörperfür Widerstände in elektronischen Schaltungen

Spulenkörperfür Spulen auf elektronischen Schaltungen

Seitenplattein der Kraftstoffpumpe

CeramCool®

für die Xenon-, LED- und Laser-Lichttechnologie

Luftultraschallwandlerfür Innenraumüberwachung und Einparkhilfe

Steigrohre und Düsenzum Gießen von Motor- und Fahr werkskomponenten sowie Felgen aus Aluminium

Isolierringeim Bremssattel

Poröse Zellen für das Verchromen

Cyrol® Keramische Rollen für Nockenwellen

Keramische Lagerungenfür Abgasklappen und -regelventile

Piezokeramische Elementeim Ölstands- und Harnstoff-tanksensor

Perlucor®

Transparente Keramik als Schutz- und Designelement

Gleitringe in der Kühlwasserpumpe

Preforms als Formteile zur Material ver-stärkung und zum Leichtbau im Motorenbereich

Schaltfunkenstrecke für das Xenonlicht

Sockel und Isolierröhrchen für die Halogen- und Xenon lichttechnik sowie für Stand heizungen

Die Größenverhältnisse der Produkteentsprechen nicht der Realität.

Hochleistungskeramik im Automobilbau

für Widerstände in elektronischen

Steuerscheibeim ABS-Modulator

Schweißzentrierstifte und -gasdüsenfür MAG-Schweißen im Karosseriebau

Aktor-Technologiesowie Piezokeramische Folien in Einspritzsystemen

Integrierte Membranenfür Drucksensoren in Brems-regelsystemen und Getriebe-steuerungen

Gelaserte Substrate als Hybridschaltungsträger für Steuergeräte (z.B. Getriebe-steuerung) und Isolationskera-mik in PTC-Hochvolt-Heizern


Dichtbauteilein der Lambdasonde


Schutzkeramik-Plattenfür Fahrzeugpanzerungen

Werkzeugsysteme und Schneid-stoffe SPK®

aus Keramik und PCBN für Bau-teile aus Gußeisen und gehär-teten Stählen

CeramCool®



Für langlebigere Bauteile

Langes Leben bei extremen Belastungen

In den Bereichen Motor, Antriebsstrang, im Abgassystem

und Fahrwerk sind Komponenten höchsten Belastungen und

vielfältigen Einflüssen durch extreme Drücke, Temperatur-

schwankungen, Spritzwasser und Erschütterungen ausge-

setzt. Das ideale Einsatzfeld für Hochleistungskeramik. Sie ist

sehr leicht, extrem hitzebeständig, verschleißfest, korrosions-

beständig und thermisch/elektrisch isolierend. Mit höchster

Zuverlässigkeit erfüllt sie zentrale Aufgaben, wo herkömm-

liche Werkstoffe versagen.

Im Motorbereich sorgen hitzebeständige Keramikteile – z. B.

Gleitringe, Lager, Platten, Steuerscheiben, Dichtungen,

Ventilkomponenten, Stützkörper im Kurbelwellengehäuse,

Komponenten für Kraftstoff-/Wasserpumpen und Abgas-

regelventile – für höhere Wirkungsgrade, sichere Funktion,

weniger Reibung und Verschleiß sowie für reduzierte

Schadstoff- und Geräuschemissionen.

Im Bremssattel sorgt Hochleistungskeramik für höhere

Sicherheit. Cyrol® Lagerrollen eröffnen neue Möglichkeiten

für den Leichtbau in Wälzlagern oder kommen in der

Nockenwelle zum Einsatz.

7

8

Für verlässlichere Elektronik-Funktionen

Signale sicher steuern und fürs richtige Licht sorgen

Der Fahrzeugbau ist im Wandel. E-Mobility und die kom-

plexe Vernetzung der Fahrzeugtechnik verlangen integrierte

Elektronik-Lösungen. Airbags müssen ebenso zuverlässig

funktionieren wie elektronisch angesteuerte hydraulische

oder mechanische Fahrzeugteile. Selbst unter starken ther-

mischen und elektrischen Beanspruchungen und in

Grenzbereichen des Fahrens erfüllt Hochleistungskeramik die

Aufgaben mit höchster Sicherheit. Piezokeramische Sensoren

übernehmen wichtige Mess- und Steuerfunktionen in allen

Bereichen des Fahrzeugs. Sie arbeiten als Fühler für elektro-

nische Steuerungen und versorgen diese mit Informationen

über Motorlaufruhe, Lage und Richtungsänderungen des

Fahrzeugs. Piezokeramische Aktoren sind in Einspritz-

systemen nicht wegzudenken. Elektronische Komponenten

auf Basis keramischer Substrate reagieren auf diese

Informationen und regeln das Motormanagement, das

Automatikgetriebe, Sicherheitssysteme, wie ABS und ASR,

und lösen im Bedarfsfall den Airbag aus.

Mehr Licht, mehr Sicherheit – Halogen-, Xenon- oder LED-

Lichtsysteme mit keramischen Komponenten verbessern

deutlich die Sicht. Hochleistungskeramik sorgt für opti-

miertes Wärmemanagement und hält extremen Belastungen

stand. Und auch in Brennstoffzellen sind maßgeschneiderte

Keramik-Komponenten im Einsatz.

9

Für innovativere Leichtbau-Lösungen

Mit Leichtigkeit viel aushalten

Keramische Werkstoffe sind leicht und extrem belastbar. Sie

eröffnen Ingenieuren und Designern neue Perspektiven für

Leichtbau-, Design- und Schutzanwendungen. Zum Beispiel

kommen im Leichtbau zur Gewichts-, Verbrauchs- und

Emissionsreduzierung Metall-Keramik-Verbundwerkstoffe

(MMC) zum Einsatz. Leichtmetalle können gezielt partiell mit

keramischen Partikeln verstärkt werden, um hohen tribolo-

gischen, mechanischen und/oder thermischen Belastungen

standzuhalten, z.B. in Zylinderlaufflächen, Kolben, Bremsen

oder Lagern. Die transparente Hochleistungskeramik

Perlucor® erschließt neue Anwendungs- und Design-

Möglichkeiten. Im Fahrzeuginterieur als hochwertiger

Werkstoff für Schmuck- und Intarsienelemente. Bei

Sicherheits-Schutzscheiben und Beleuchtungselementen sor-

gen Perlucor® Laminate für klare Sicht in hoch beanspruch-

ten Umgebungen (z.B. Sandabrieb bei Scheiben und

Scheinwerfern). Hohe Transparenz, Härte, Festigkeit, ther-

mische sowie chemische Beständigkeit und rund 30%

Gewichtseinsparung gegenüber herkömmlichen Sicher-

heitsgläsern zeichnen Perlucor® im ballistischen Schutz aus.

Keramik-Polymer-Kompositpanzerungen bieten bei Fahr-

zeugen enorme Gewichts- und Volumenvorteile, die in

Bezug auf Mobilität, Zuladung und Instandhaltung eine

wesentliche Rolle spielen.

Für effizientere Produktionsprozesse

10

Höhere Taktzahl, mehr Effizienz und Sicherheit

Mehr Geschwindigkeit, Präzision und bessere Qualität:

Durch innovative Werkstoffe und Werkzeuglösungen lässt

sich bei Schweiß-, Umform-, Gieß- und Zerspanungs-

prozessen im Fahrzeugbau ein Wettbewerbsvorsprung

herausfahren. Das SPK®-Werkzeugprogramm mit Schneid-

stoffen aus Keramik und PCBN sowie individuellen Werk-

zeugsystemen ermöglicht eine Optimierung der Prozess-

sicherheit, Effizienz, Fertigungszeiten und -kosten. Für Pro-

dukte mit höchster Präzision und perfekt abgestimmten

Oberflächengüten. Automobilhersteller und -zulieferer welt-

weit nutzen diesen Produktivitätsgewinn. Zum Beispiel bei

der Herstellung von Motoren-, Bremsen-, Getriebe-, Kupp-

lungs- und Antriebskomponenten.

Im Schweißprozess hält Siliziumnitrid hohen Belastungen

stand, minimiert den Verschleiß und erhöht die Standzeit bei

Gasdüsen und Zentrierstiften. In der Gießereitechnik bewäl-

tigt Hochleistungskeramik anspruchsvolle Bedingungen, wie

aggressive Schmelzen, Höchsttemperaturen von 1.000 °C

und Temperaturunterschiede von mehreren Hundert Grad –

als Schutz- und Dosierrohre oder auch als Gießkerne.

Auch im Verchrom-Prozess hält Technische Keramik den

rauen Umgebungsbedingungen stand.

Spezielle Keramik-Werkstoffe für höchste Anforderungen

Aluminiumoxid

Der wichtigste oxid-

keramische Werkstoff

in verschiedenen

Reinheitsgraden.

CeramTec bietet

Werkstofftypen mit

niedriger Dichte,

geringem Gewicht

und unterschiedlichen

Eigenschaftskombi-

nationen:

•Hohemechanische

Festigkeit

•HoheWärmeleit-

fähigkeit

•HoheKorrosions-

festigkeit

•GuteGleiteigen-

schaften

•Sehrguteelektrische

Isolation

12

Siliziumkarbid

Extrem leicht, für die

Herstellung von Bau-

teilen zur Reduzierung

der Massenkräfte bei

hohen Drehzahlen.

•SehrgroßeHärte

•ExzellenteKorro-

sionsbeständigkeit

auch bei sehr hohen

Anwendungs-

temperaturen

•Thermoschock-

beständigkeit

•SehrhoheWärme-

leitfähigkeit

(höher als Stahl)

•HoheVerschleiß-

festigkeit und sehr

gute Gleiteigen-

schaften

Siliziumnitrid

Ideal für die Herstel-

lung mechanisch

belasteter Bauteile

und für motorspezi-

fische Anwendungen,

auch bei höheren

Temperaturen. Neben

dem geringen

Gewicht verfügen

Siliziumnitrid-Werk-

stoffe über hervor-

ragende Eigenschaften:

•Extremhohe

Festigkeit

•HoheRisszähigkeit

•Hervorragende

Verschleißfestigkeit

•HoheWärmeleit-

fähigkeit

•Thermoschock-

beständigkeit

Zirkonoxid

Je nach Kristallstruk-

tur pseudoelastisch

unter mechanischer

Spannung: für

extrem hohe Bauteil-

festigkeiten und

stark beanspruchte

Bauteile, z.B. bei

Verschleißanwen-

dungen und höheren

Temperaturen.

•Außergewöhnliche

Bruchzähigkeit

•Hohe

Verschleißfestigkeit

und Korrosions-

beständigkeit

•Hervorragendes

tribologisches Ver-

halten

•NiedrigeWärmeleit-

fähigkeit

Aluminiumnitrid

Eignet sich u. a. als

Substrat für den Halb-

leiterbau und die

Leistungselektronik,

als elektrischer Iso-

lationswerkstoff in der

Mikroelektronik, als

Resonatorwerkstoff in

der Aluminiummetal-

lurgie und in der

Lasertechnik oder als

Wärmetauscher.

•Sehrhohe

Wärmeleitfähigkeit

•Hoheselektrisches

Isolationsvermögen

•GünstigeTempera-

turwechselbestän-

digkeit

•GuteMetallisier-

barkeit

•GeringeWärme-

dehnung

Das komplexe Zusammenspiel unterschiedlichster Komponenten und Bauteile in der Fahrzeugtechnik erfordert Keramik-

Werkstoffe, die präzise und zuverlässig höchste Anforderungen erfüllen – mit exakt auf die Anwendung zugeschnittenem

Eigenschaftsprofil. Auf Basis einer breiten Werkstoff-Palette bietet die CeramTec mit individuellen Eigenschaftskombinationen

für jede Anforderung in der Fahrzeugindustrie den maßgeschneiderten Hochleistungskeramik-Werkstoff für die optimale

Lösung.

13

Silikatkeramik

Durch ihre günstigen

Verarbeitungsbe-

dingungen ermöglicht

sie sehr wirtschaftliche

Lösungen im Bereich

der Elektro- und

Thermotechnik. Ihre

Eigenschaften:

•Ausgezeichnetes

elektrisches und

thermisches

Isolationsvermögen

•HoheTemperatur-

wechselbeständig-

keit

•Minimalebzw.

definierte Wärme-

ausdehnung

•Mechanische

Festigkeit

•OptimalePorosität

•Korrosions-

beständigkeit

Metall-Keramik-

Verbundstoffe

Metal Matrix

Composites (MMC):

Hochleistungskeramik

verstärkt Leichtmetall-

bauteile an den

Stellen, die am stärks-

ten tribologisch,

mechanisch oder ther-

misch belastet werden.

Großserien-Beispiel:

MMC wurde verbaut

in den Zylinderlauf-

flächen im Porsche

Boxster und 911. Die

Idealkombination

aus Leichtigkeit plus

Beständigkeit der

Keramik eröffnet

Entwicklern und

Konstrukteuren neue

Perspektiven im

Leichtbau.

Piezokeramik

Die Funktionskeramik

steht in der Auto-

mobiltechnik bei

vielen Entwicklungen

und Anwendungen

(wie Sensoren und

Aktoren) im Mittel-

punkt. Piezokera-

mische Bauteile

setzen bei mecha-

nischer Deformation

durch Druck, Dehnung

oder Beschleunigung

elektrische Ladung frei.

Und umgekehrt

wandeln sie elektrische

Signale in mecha-

nische Bewegung oder

Schwingungen um.

Ihre Formgebung ist

sehr flexibel.

Aluminiumtitanat

Dieser Werkstoff

dehnt sich auch bei

hohen Temperaturen

nicht aus. Bauteile

aus Aluminiumtitanat

können selbst abrupte

Temperaturwechsel

von mehreren Hundert

Grad beschädigungs-

frei überstehen, z.B.

in der Gießereitechnik

und Schmelzmetal-

lurgie.

•Hervorragende

Thermoschock-

beständigkeit

•Hohe Wärmeisolation

•NiedrigesElastizitäts-

modul

•Gutechemische

Resistenz

Transparente

Keramik

Neuentwickelter trans-

parenter Werkstoff für

Schutz- und Design-

anwendungen. Hohe

Permittivität und Dünn-

schichttechnologie

(<500 µm für Touch-

screens)

•SehrhoheHärte

und Festigkeit,

3- bis 4-mal höher

als Glas

•Ausgezeichnete

Kratz- und Ver-

schleißbeständig-

keit – kann nur von

Diamant oder Rubin

zerkratzt werden

•ExzellenteKorrosions-

beständigkeit gegen

Säuren und Laugen

•HoheTransparenz,

mit Coating bis 96%

•HoheOberflächen-

qualität und Brillanz

14

Realisieren Sie neue Entwicklungen mit den Keramik-Spezialisten

15

Wir sind weltweit für Sie da

Für die globalen Herausforderungen der Fahrzeugindustrie

und ihrer Zulieferer sind wir als Systempartner mit umfas-

sender Keramik-Kompetenz weltweit für Sie da. Von der

Forschungs- und Entwicklungsarbeit bis zur Realisierung

intelligenter Systemlösungen in enger Abstimmung mit

Ihren Entwicklungs- und Projektteams. Unser spezifisches

Werkstoff-, Fertigungs- und Integrations-Know-how und

die langjährige Zusammenarbeit mit internationalen

Automotive-Partnern sichern Ihnen kompromisslose

Qualität – zertifiziert nach ISO TS 16949 und nach den

neuesten internationalen Normen. Auf dem Weg zu neuen

Anwendungen eröffnen unsere innovativen Lösungen aus

keramischen Hochleistungswerkstoffen Konstrukteuren

und Entwicklern ungeahnte Möglichkeiten. Sprechen Sie

mit uns. CeramTec Hochleistungskeramik erschließt neue

Dimensionen für die Mobilität der Zukunft.

CA150033•DE•500•1509•L

&C•PrintedinGermany

Die oben erwähnten Messwerte wurden für Prüfmuster ermittelt und gelten als Standardwerte. Die Werte wurden auf Grundlage von DIN-/DIN-VDE-Standards und, wenn diese nicht verfügbar waren, auf Grundlage von CeramTec-Standards ermittelt. Die angegebenen Werte dürfen nicht auf beliebige Formate, Komponenten oder Teile übertragen werden, die abweichende Oberflächenqualitäten aufweisen. Sie stellen keine Garantie für bestimmte Eigenschaften dar. Das Recht auf technische Änderungen behalten wir uns ausdrücklich vor.


CeramTec GmbH

CeramTec-Platz 1-9

73207 Plochingen, Germany

Telefon: +49 7153 611 0

Fax: +49 7153 611 673

[email protected]

www.ceramtec.de

Documents

Innovative Werkstoffe für innovative Automobile - … · eröffnen Ingenieuren und Designern neue Perspektiven für Leichtbau-, Design- und Schutzanwendungen. Zum Beispiel ... Werkstoffe,