Liquidmetal : Metalllegierungen spritzgießen, effizient und mit höchster Oberflächengüte

Liquidmetal steht für eine Materialklasse mit völlig neuen Eigenschaften. Die Zirkonium-Legierungen weisen eine amorphe, das heißt nicht-kristalline Struktur auf, weshalb sie auch metallische Gläser genannt werden. Bauteile aus diesen Materialien sind extrem hart, aber gleichzeitig hochelastisch, was zu einem sehr guten Rückstellverhalten führt. Während Stahl beispielsweise eine Elastizität von 0,2 Prozent und Titan von 1 Prozent aufweist, liegt der Kennwert für Bauteile aus Liquidmetal-Legierungen bei 2 Prozent. Weiters zeichnen sich die Materialien durch ihr geringes spezifisches Gewicht und eine exzellente Korrosionsbeständigkeit aus. Dieses Eigenschaftsspektrum prädestiniert die Legierungen für den Einsatz in mechanisch hochbeanspruchten Präzisionsbauteilen.

Für die Verarbeitung dieser Materialien im Spritzguss hat Engel auf Basis seiner bewährten vollelektrischen Maschinenreihe Engel e-motion eine neue Spritzgießmaschine entwickelt. Die Liquidmetal-Maschine unterscheidet sich vor allem auf der Einspritzseite von einer herkömmlichen Spritzgießmaschine für die Kunststoffverarbeitung. Die Liquidmetal-Legierungen sind in Form von abgelängten Rundstäben erhältlich. Diese Rohlinge werden automatisiert einer Schmelzekammer zugeführt, wo das Material im Hochvakuum mittels Induktion aufgeschmolzen wird. Statt einer Schnecke besitzt die Maschine einen Kolben, mit dessen Hilfe die aufgeschmolzene Metalllegierung in ein temperiertes Werkzeug eingespritzt wird. Durch das sehr schnelle Abkühlen unter Sauerstoffabschluss bildet sich die amorphe Gefügestruktur, die für die herausragenden Eigenschaften verantwortlich ist. Für die Entnahme der Bauteile kommen Standard-Roboter – zum Beispiel aus der Engel viper Baureihe – zum Einsatz.

Mit Liquidmetal präsentiert Engel eine Alternative zum Metal Injection Moulding (MIM) und der CNC-Bearbeitung, die in einem Arbeitsschritt und in kurzen Zyklen einsatzfertige Bauteile in einer sehr hohen Oberflächenqualität liefert. Die Zykluszeiten bewegen sich zwischen 2 und 3 Minuten und liegen damit deutlich unter den Bearbeitungszeiten von CNC-Zentren. Ein weiterer Vorteil der Liquidmetal-Verarbeitung ist, dass kein Abfall anfällt, da die Angüsse recycelt werden können.

In der Medizintechnik sieht Engel gutes Potenzial für die Liquidmetal-Technologie, weshalb während des Engel Symposiums Teile für medizinische Zangen aus einer Liquidmetal-Legierung hergestellt wurden. Denkbar sind auch Endoprothesen wie Hüftgelenke oder Stents. Dank der ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften des Materials lassen sich auch mit geringen Wanddicken sehr robuste Teile realisieren. Darüber hinaus eröffnet sich ein breites Anwendungsspektrum in den Bereichen Elektronik, Luft- und Raumfahrt sowie in der Sportgeräteindustrie. Für individuelle Vorführungen und Erstbemusterungen steht im Technikum am Engel Stammsitz in Schwertberg, Österreich, eine Liquidmetal-Maschine zur Verfügung.