Finiture superficiali perfette a costi sorprendentemente bassi.
La pasta lucidante trowapast PKC recentemente sviluppata produce perfette finiture a specchio sui pezzi in ceramica con rugosità superficiale di Ra = 0,002 - 0,005 µm. Si tratta di valori che fino ad oggi potevano essere raggiunti solo grazie ad una costosa lucidatura manuale. Il nuovo processo di finitura apre nuove possibilità di finitura superficiale nei settori delle ceramiche decorative e dell'ingegneria medica.
La lucidatura meccanica ad elevata brillantezza sui pezzi in metallo è un processo presente sul mercato da molti anni. Fino ad oggi simili finiture su componenti ceramici erano impensabili. Ma poiché offrono una resistenza all'usura nettamente più elevata rispetto alle leghe metalliche, l'importanza dei materiali ceramici sta crescendo costantemente. In materia di articoli di design, ottica e prodotti di consumo, le finiture ad alta lucentezza sono un elemento chiave per la loro accettazione da parte del mercato. Le superfici lisce e lucide posseggono anche una dimensione funzionale per i componenti che richiedono una bassa resistenza all'attrito. Le ceramiche realizzate con ossido di zirconio forniscono la necessaria durezza, ma la loro levigatura e lucidatura con strumenti meccanici rappresentava finora un problema irrisolto.
Generalmente, la finitura in massa è un metodo efficace per la lucidatura di una varietà di pezzi. Il processo solitamente inizia con una polvere abrasiva aggressiva, seguita da una pasta lucidante che crea un'elevata lucentezza sui componenti. Queste paste lucidanti contengono particelle abrasive estremamente sottili. Purtroppo, su superfici molto dure il tasso di rimozione del materiale è spesso insufficiente. Per esempio, la creazione di una superficie con una lettura ra = 0,02 µm richiederebbe così tanto tempo da rende l'operazione antieconomica.
Walther Trowal offre una serie di paste lucidanti o polveri contenenti minerali con diversi valori di durezza e granulometria iniziale che consentono un ampio spettro di applicazioni di lucidatura su ogni tipo di materiale.
Il segreto: gli spigoli vivi stanno diventando rotondi
Un prodotto in pasta adatto alla lucidatura economica della ceramica doveva ancora essere sviluppato. Dal momento che negli ultimi anni, in diversi settori industriali, questa sfida era diventata sempre più importante, nel 2012 una cooperativa formata da otto aziende e istituti di ricerca, tra cui Walther Trowal, è stata creata con l'obiettivo di sviluppare un processo di lucidatura ad elevata brillantezza per la ceramica. Il progetto, denominato KeraOpt, è stato sostenuto finanziariamente dal fondo per la ricerca industriale "NRW-EU-Ziel 2".
All'interno del gruppo, Walther Trowal ha assunto il compito di sviluppare un processo di finitura in massa che permettesse di ottenere la lucidatura brillante desiderata sui pezzi di ceramica in un modo economicamente vantaggioso. Un altro progetto di KeraOpt è stato lo sviluppo di inserti in ceramica per stampi ad iniezione che producono strutture geometriche molto fini insieme a superfici estremamente lisce.
Dopo prove di laboratorio complete, Walther Trowal ha potuto identificare un minerale adatto a questo tipo di applicazioni: oltre a produrre una lucidatura brillante sui componenti metallici, è in grado di realizzare lo stesso tipo di finitura sulla ceramica a base di ossido di zirconio. Con la nuova pasta lucidante trowapast PKC, Walther Trowal ha finalmente un prodotto che può essere utilizzato con successo per una lucidatura estremamente lucente su ogni tipo di componente in ceramica.
La nuova pasta lucidante contiene un minerale con una granulometria relativamente grande e con un effetto iniziale di abrasione molto elevato. Durante il processo, i granuli minerali portano verso il basso quelli di dimensione più piccola, trasformando il processo di abrasione intensiva in una lucidatura fine.
Angelika Helten, manager del laboratorio chimico di Walther Trowal, spiega perché la nuova pasta è così efficace per la lucidatura dei componenti ceramici: "Il segreto è che la pasta PKC cambia le sue caratteristiche tecniche nel corso del processo di finitura. Mentre i granuli minerali convenzionali si rompono in piccoli grani con spigoli vivi, i nuovi minerali si arrotondano. In questo modo, non creano micro graffi sulla superficie ma levigano in modo efficace, producendo così superfici molto lucide. Il risultato, con letture di superficie di ra = 0,002 a 0,005 µm, ci ha addirittura sorpreso."
Per gli inserti di stampo in ceramica sopra citati, è stato adottato lo stesso approccio che aveva avuto un esito positivo per la lucidatura delle superfici metalliche. Poiché il tasso di rimozione sulla ceramica è inferiore a quello sul metallo, il processo dura più a lungo e richiede due ingredienti diversi. Con una rugosità superficiale iniziale di ra = 0.3 µm, il primo passaggio effettuato con una polvere abrasiva richiede circa 20 ore. Questo è seguito da una seconda fase, con trowapast PKC, che dura circa 40 ore.
Il risultato: una società membro della cooperativa KeraOpt ora produce gli inserti per lo stampaggio ad iniezione di materie plastiche non più con utensili in acciaio, ma in ceramica. Le letture superficiali possono essere ridotte da ra = 0,011 a 0,002 µm.
Una reale storia di successo
Anche un altro membro della cooperativa sta utilizzando la nuova tecnologia di lucidatura. Questa azienda produce componenti decorativi utilizzati all'interno di veicoli (ad esempio, leve del cambio ed elementi di controllo per autoradio e condizionatori).
Tutti questi componenti, per i quali il cliente finale richiedeva un'elevata brillantezza di lucidatura, sono composti da ceramiche a base di ossido di zirconio. Fino ad oggi questi pezzi dovevano essere lucidati manualmente. Ora, con trowapast PKC possono essere lucidati meccanicamente con un processo completamente automatico.
I componenti in ceramica subiscono un processo di abrasione di 72 ore, seguito da una fase di lucidatura di 48 ore e da altre 2 ore per raggiungere la brillantatura finale. I componenti lavorati sono assolutamente privi di graffi e dopo un successivo processo di pulizia possono essere installati direttamente.
Christoph Cruse, general sales manager di Walther Trowal, vede vantaggi significativi per i clienti: "La durata del processo di finitura può apparire molto lunga, ma avviene senza supervisione e richiede un intervento minimo da parte dell'operatore. Poiché il nuovo processo permette il trattamento di lotti di 5000 componenti, i costi per pezzo sono notevolmente inferiori rispetto a prima ".
Nuove possibilità
Il primo feedback dei clienti indica che il nuovo processo di lucidatura rappresenta un significativo progresso verso la creazione di superfici lisce e brillanti su componenti in ceramica. Si apre così una nuova gamma di applicazioni, come ad esempio per la produzione di:
- guidafili per macchine tessili;
- rivestimenti in ceramica per componenti metallici;
- impianti ortopedici;
- componenti per dispositivi elettronici ottici;
- specchi.
Walther Trowal offre alle aziende interessate di testare la nuova tecnologia presso il loro laboratorio di Haan. Questo permette ai potenziali utilizzatori di comprendere se soddisfa le loro specifiche tecniche prima di effettuare l'acquisto.
Per maggiori informazioni: www.walther-trowal.com