Slavik Marinovski, technischer Lösungsingenieur bei Machinix, spricht mit Roger Senden von RSP Technology über die von ihnen produzierten Aluminium-Superlegierungen und deren Verwendung in der Präzisionsgeräteherstellung, einschließlich:

• Wie es hergestellt wird
• Ihre Verwendung in der Halbleiterindustrie und anderen Präzisionsgeräteindustrien
• Slaviks Erfahrung bei der Bearbeitung
• Werkzeugverschleiß und Kosteneffekte

Q&A

Wann wird ein Material mit geringer Wärmeausdehnung benötigt?

Wärmeausdehnung ist die Tendenz von Materie, sich in Länge oder Volumen zu vergrößern, wodurch sich ihre Größe und Dichte als Reaktion auf eine Erhöhung oder Verringerung der Temperatur ändert.

Legierungen mit geringer Wärmeausdehnung sind unerlässlich in Anwendungen, die eine hohe Dimensionsstabilität bei Temperaturänderungen erfordern, um die Stabilität eines Teils oder Systems zu erreichen, potenzielle Spannungen oder Schäden zu reduzieren, sodass Temperaturschwankungen für eine konsistente Leistung von geringer Bedeutung sind.

Was ist RSP-Technologie?

RSP Technology produziert und entwickelt Aluminium-Superlegierungen.

Das Unternehmen ist auf die Herstellung und Entwicklung von Aluminium-Superlegierungen mithilfe einer ultraschnellen Kühltechnologie spezialisiert, die flüssiges Metall mit über 1.000.000 ºC pro Sekunde verfestigt. Dieser Prozess erzeugt superstarke Legierungen mit einer feinen, homogenen Mikrostruktur. Ihre Schmelzspinnmethode führt zu einzigartigen Materialien, die sich ideal für High-End-Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, Optik, Präzisionsgeräte, Rennsport, Elektronik, Medizin und Automobilindustrie eignen. Das Rapid Solidification Process (RSP) ermöglicht umfangreiche Legierungsmöglichkeiten und effiziente Produktionszyklen.

RSA443 vs. AL 6061 vs. SS 304

Welche Branchen können von der Verwendung von RSP-Legierungen profitieren?

In den unten genannten Branchen benötigen mehrere Systeme Legierungen mit geringer Wärmeausdehnung, um eine hohe Leistung und Zuverlässigkeit aufrechtzuerhalten:

1. Halbleiterindustrie: In der Halbleitermetrologie profitieren Komponenten wie Grundplatten, Rahmen, Tische, optische Halterungen und Tastarme von Materialien mit niedrigem CTE, hoher Steifigkeit und geringem Gewicht, die Stabilität, Präzision und minimale thermische Drift gewährleisten. Sie können von reduzierten Vibrationen profitieren und eine schnelle, präzise Positionierung in kritischen Messwerkzeugen unterstützen. Diese Eigenschaften sind unerlässlich, um Fehler durch Wärmeausdehnung zu minimieren und eine konsistente Leistung unter verschiedenen Bedingungen zu gewährleisten.
   
2. Medizinische Geräte: MRT-Geräte, CT-Scanner und hochpräzise chirurgische Instrumente. Diese Systeme sind auf Materialien mit geringer Wärmeausdehnung angewiesen, um Verformungen zu vermeiden und die Genauigkeit bei Temperaturschwankungen aufrechtzuerhalten.
   
3. Luft- und Raumfahrt: Satellitenkomponenten, Spiegel und Trägerstrukturen für Teleskope.
   
4. Präzisionsinstrumente: Teleskopmontierungen, Präzisionsmessgeräte und hochgenaue Waagen.
   
5. Feinbewegungssysteme: Diese Systeme, wie sie in der Robotik und der automatisierten Fertigung eingesetzt werden, benötigen Materialien, die ihre Abmessungen unter verschiedenen Temperaturen beibehalten, um eine genaue Bewegung und Positionierung zu gewährleisten.
   
6. Laser: Optische Komponenten in Lasersystemen, wie Spiegel und Linsen, müssen ihre präzisen Formen beibehalten, um die Strahlqualität und den Fokus aufrechtzuerhalten. Jede Wärmeausdehnung könnte zu Fehlausrichtungen und einer verminderten Leistung führen, was sich auf Aufgaben wie Schneiden, Gravieren oder Kommunikation auswirkt.

Gibt es Einschränkungen hinsichtlich der Materialformverfügbarkeit?

• RSP-Legierungen können in den folgenden Standardabmessungen hergestellt werden:
• Stäbe: Durchmesser 18, 22, 26, 35, 45, 60, 65, 85, 105 mm
• Knüppel: Durchmesser 165, 200, 290, 360, 420, 500, 600, 800, 1.000 mm
• Sonderanfertigungen (endkonturnahe) Schmiedeteile und rechteckige Blöcke
• Jede andere Größe kann in runder, rechteckiger oder jeder anderen Form bis zu ca. 1000 mm (39,37″) kundenspezifisch angefertigt werden

Welche verschiedenen Legierungen werden von RSP hergestellt?

Dies sind einige der von RSP hergestellten Legierungen, ihre Eigenschaften und Anwendungsfälle:

1. RSA-443 (Al Si40): Diese Legierung bietet eine hohe dynamische und thermische Stabilität (hohe Leitfähigkeit, geringe Ausdehnung) und eine hohe Dämpfung. Ihre feine Mikrostruktur macht sie ideal für Präzisionsgeräte und diamantbearbeitete/polierte Spiegel.
   
2. RSA-461 und RSA-611: Diese Legierungen besitzen eine hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen, wodurch sie sich für Kolbenanwendungen eignen. Ihre geringe Wärmeausdehnung ermöglicht engere Kolben-Zylinder-Passungen, was zu einer CO2-Emissionsreduktion von mindestens 20 % führt. Zusätzlich spart die erhöhte Verbrennungstemperatur, die in Hochleistungs-Dieselmotoren möglich ist, zusätzlich Energie und reduziert die CO2-Emissionen.
   
3. RSA-905: Diese Legierung zeichnet sich durch eine besonders hohe Festigkeit und Steifigkeit aus (etwa doppelt so hoch wie bei der Aluminiumlegierung 6061). Sie ist nützlich für Strukturkomponenten im Maschinenbau, in medizinischen Geräten (als Titanersatz), in Messgeräten, in hydraulischen Systemen und mehr.

Wann wird eine Spannungsarmglühung empfohlen?

Es wird empfohlen, nach der Schruppbearbeitung eine Spannungsarmglühung durchzuführen, wenn das bearbeitete Teil enge Toleranzen im Bereich von 0,01-0,03 mm erfordert und wenn erheblich Material vom Rohmaterial abgetragen wird.

Zum Beispiel kann die RSA-443-Legierung mit dem folgenden Verfahren künstlich gealtert werden:

1. Schruppen Sie bis auf 0,2-0,5 mm der Endabmessungen.
2. Legen Sie das Teil in einen gekühlten Ofen bei Raumtemperatur (20 – 25 ºC).
3. Erhitzen Sie das Teil allmählich auf 380 ± 5 ºC mit einer Geschwindigkeit von 100 ºC pro Stunde.
4. Halten Sie das Teil 2 Stunden lang bei einer stabilisierten Temperatur von 380 ± 5 ºC.
5. Kühlen Sie das Teil langsam in einem geschlossenen Ofen auf Raumtemperatur (20 – 25 ºC) ab.

Nach diesem Prozess kann eine abschließende Feinbearbeitung durchgeführt werden.