Industrie
Industrie / Märkte
Neben dem Bereich Mobility ist für die Firma KERAFOL® die Sparte „Industrie“ das nächstgrößere Geschäftsfeld im Bereich technischer Keramik und Thermal Interface Materials. Neben langjährig etablierten Anwendungen wie Steuerung- und Automatisierungstechnik, Sintertechnologie, Verschleißschutz, oder Lebensmitteltechnologie kommen gerade durch neue Entwicklungen im Bereich der Technik immer weitere Anwendungsfelder hinzu. Im Wesentlichen zu nennen sind hier die Lösungen im Bereich 5G, effizientere Geräte im Bereich HVAC (z.B. Heizer, Lüfter, Wärmepumpen, Klimageräte) sowie der Military & Aerospace Bereich.
Hinzu kommen noch umfassende Ziele bzgl. Energiesparmaßnahmen, hier ist vor allem der Bereich der Beleuchtung mit dem Umstieg auf LEDs ein anschauliches Beispiel. Diese und noch viele weitere elektronische Anwendungen haben in Bezug auf ihre Langlebigkeit und Zuverlässigkeit eines gemeinsam – Nur mit einer passenden Thermal Management Lösung können leistungsstarke Baugruppen im Bereich industrieller Anwendungen ihr volles Potential entfalten und dem Kunden einen echten Mehrwert bietet. Viele der KERAFOL® Kunden im Bereich der industriellen Anwendungen kommen aus dem Mittelstand, teilweise bestehen hier Kundenbeziehungen, welche schon mehr als 30 Jahre andauern. Im Bereich der Elektronikfertigung besteht zudem ein breites Netzwerk zu verschiedenen EMS-Firmen.
HVAC
Der Bereich HVAC (Heating, ventilation & Air conditioning) umfasst eine zum Teil sehr etablierte Technologie, zum anderen aber auch ein höchst innovatives Anwendungsfeld. Das beste Beispiel hierfür sind Wärmepumpen, die technische Funktionalität ist nicht neu, die Anforderungen an die Baugruppe in Bezug auf Langlebigkeit, Zuverlässigkeit und Effizienz sind in den letzten Jahren jedoch stetig gestiegen.
Durch den Einsatz von Leistungselektronik und die geforderte Erhöhung der zu produzierenden Stückzahlen sind der Einsatz von Wärmeleitmaterialien zur Kühlung sowie eine effiziente Integration in Bezug auf den Verbau dieser Materialien von großer Bedeutung. Dies kann durch den Einsatz von Pick & Place, Dosieranlagen oder auch Spritzgussanlagen erfolgen, je nach Art des Wärmeleitmaterials (Folie, Gap Filler oder KERAMOLD®).
Weitere Anforderungen an die Wärmeleitmaterialien sind eine entsprechende Zyklen Beständigkeit sowie die Funktionalität unter wechselnden äußeren Bedingungen. Im Bereich der industriellen Lüfter steht weniger die Zyklen Beständigkeit im Vordergrund, sondern eher die Anforderung über eine gleichbleibend hohe Performance im 24/7 Betrieb. Durch die KERATHERM® & KERAMOLD® Produktserie können die in den Heizern und Lüftern verbauten elektronischen Bauteile gekühlt werden, wodurch diese eine höhere Effizienz und statistisch längere Lebensdauer erreichen.
Lösungen
für HVAC
Neben passenden Lösungen im Bereich Wärmeleitmaterialien bietet KERAFOL® auch verschiedene Dienstleitungen an, welche gerade in Bezug auf das Applizieren und Verarbeiten dieser Materialien hilfreich sind.
Steuerung und Automatisierungstechnik
Der Bereich Steuerung- und Automatisierungstechnik war eine der ersten Anwendungen für den Einsatz von Thermal Interface Materials und hat sich über die letzten Jahrzehnte stetig weiterentwickelt. Die Anforderungen an die Automatisierungstechnik werden immer vielfältiger, von der dezentralen Energieversorgungen bis hin zur Integration diverser Module im Bereich Sensorik und Robotik. Gerade in diesem Industriezweig liegt der Fokus auf der Entwicklung und Integration von Hochleistungselektronik, wofür verschiedene Halbleiter wie z.B. IGBTs oder MOSFETs in den verschiedenen Packagings (TOs) zum Einsatz kommen.
Durch die Schaltvorgänge der Halbleiter sowie die Miniaturisierung der Bauteile ist die Energiedichte pro Fläche stetig gestiegen. Für einen zuverlässigen Betrieb der elektronischen Baugruppe muss die von den Halbleitern produzierte Wärme entsprechend über einen Kühlkörper abgeführt werden. Da dieser aus Kosten- und Effizienzgründen meist aus Aluminium mit einer bestimmten Oberflächenrauigkeit besteht, bedarf es eines Zwischenlagenmaterials, welches thermisch leitend und elektrisch isolierend ist und dabei die entsprechenden Bauteiltoleranzen und Rauigkeiten ausgleicht. Für diesen Einsatzzweck eigenen sich sowohl die Produkte der KERATHERM® oder auch der KERAMOLD® Serie, ja nach Anforderung des konkreten Anwendungsfalls.
Lösungen
für Steuerung und Automatisierungstechnik
Neben passenden Lösungen im Bereich Wärmeleitmaterialien bietet KERAFOL® auch verschiedene Dienstleitungen an, welche gerade in Bezug auf das Applizieren und Verarbeiten dieser Materialien hilfreich sind.
Datenübertragung – und Speicherung / Connectivity
Wir leben derzeit in der vierten industriellen Revolution, die auf dem Konzept der Digitalisierung basiert und Automatisierung, Technologien der künstlichen Intelligenz (KI), vernetzte Geräte, Datenanalyse, digitale Transformation und vieles mehr umfasst. Die schnelle und sicherer Übertragung sowie Speicherung von Daten sind für die Nutzung und Weiterentwicklung der oben genannten Bereiche essenziell und eine Grundvoraussetzung. Für eine schnellere Datenübertragung wurde der 5G-Standard eingeführt, die Frequenzen sind dabei deutlich höher im Vergleich zum LTE-Bereich und liegen derzeit bei bis zu 40 GHz, wobei eine Erweiterung auf bis zu 80 GHz geplant ist.
Die höheren Frequenzen und Datenraten bei gleichzeitig immer kleineren Abständen zwischen den einzelnen Antennen (Sender/Empfänger Einheiten) sorgen für erhöhte Temperaturen der elektronischen Bauteile sowie zu möglichen elektromagnetischen Störungen zwischen den einzelnen Bauteilen. Dies bringt z.B. bei 5G-Mobilfunktürmen, Cloud Servern oder Speichersysteme neue Herausforderungen in Bezug auf Wärmeentwicklung und elektromagnetische Interferenzen mit sich.
Lösungen
für Datenübertragung – und Speicherung / Connectivity
LED
Einen wichtigen Bestandteil zur Reduzierung des Energieverbrauchs stellt der Umstieg von Glühlampen auf LEDs im Bereich der Beleuchtung dar. Das Thermal Management von LEDs ist in Bezug auf deren Nachhaltigkeit besonders wichtig. Dies ist darin begründet, dass einzelne LEDs sowie oftmals die komplette Beleuchtungseinheit im Falle eines Ausfalls nicht getauscht werden können. Dies bedeutet, dass im Falle eines entsprechenden Ausfalls der Beleuchtungseinheit die gesamte Baugruppe entsorgt werden muss. Auch wenn LEDs eine effiziente Beleuchtungslösung darstellen, ist die Energiedichte auf kleinster Fläche sehr hoch. Dadurch wird ein Ableiten der hier lokal entstehenden Wärme erforderlich. Im Falle von auftretenden „Hot Spots“ können z.B. Grafitfolien helfen, die Wärme in der Fläche zu verteilen und an die Umgebung abzuführen, sie fungieren dabei als „Heat Spreader“.
Weitere Produkte der KERATHERM® Serie wie z.B. Wärmeleitfolien können ebenfalls für einen effizienten Wärmetransfer sorgen, in dem der Spalt inklusive aller Bauteiltoleranzen zwischen LED und Kühlkörper gefüllt wird. Für bestimmte Baugruppen können auch Produkte der KERAMOLD® Serie zum Einsatz kommen. Mit Hilfe dieses thermisch leitenden Spritzgussmaterials können komplette Baugruppen direkt umspritzt werden. Durch ein geschicktes Design, wie z.B. in Form von Kühlrippen zur Vergrößerung der Oberfläche, kann sogar der Kühlkörper entfallen, dies spart Kosten und Gewicht.
Egal ob bei Straßenlampen, Scheinwerfern im Stadion oder Beleuchtungssystemen in der Industrie, durch geeignete Wärmeleitmaterialien von KERAFOL® können Lichter länger scheinen
Lösungen
für LED
Military & Aerospace
Die Anzahl elektronischer Anwendungen im Bereich Militär oder Aerospace ist in den letzten Jahren stetig gewachsen. Auch hier schreitet die Elektrifizierung voran – Drohnen, Energiespeicher, Steuerungen und Ausrüstungen im Bereich Kommunikation und Datentransfer finden längst nicht mehr nur im industriellen Bereich eine breite Verwendung. Sowohl Militär als auch Aerospace folgen dabei einem ähnlichen Muster in Bezug auf den Einsatz von elektronischen Baugruppen. Die Zuverlässigkeit der darin verbauten Bauteile steht deutlich im Vordergrund. Dies bedingt langwierige und ausgiebige funktionale und anwendungsnahe (Feld)Tests durch den Kunden sowie höchste Anforderungen an die Qualität sowie die qualitätsrelevanten Prozesse des Lieferanten.
Durch langjährige Erfahrung im Bereich der Entwicklung von thermisch leitend und elektrisch isolierenden Materialien und höchste Qualitätsstandards im Bereich der Produktion (wie z.B. IATF 16949 Zertifizierung) finden hier bereits einige Produkte der KERATHERM® Reihe erfolgreich Verwendung. KERAFOL® baut auch für diesen Industriezweig das Portfolio noch weiter aus und kann damit weitere innovative Lösungen zur Performance Steigerung anbieten. Mit den neuen KERAMOLD® und KERABSORB® Reihen können jetzt auch Wärmeleitmaterialien in jeglicher 3D-Form oder Hybridmaterialien, welche neben ihrer Funktion als Gap Pad zusätzlich elektromagnetische Strahlung absorbieren, angeboten werden.
Lösungen
für Military & Aerospace
Keramische Industrie
Ceramic Tapes & Substrates
Auch arbeiten wir immer mehr mit sensiblen Werkstoffen, die darauf angewiesen sind, extreme Reinheit aufzuweisen. Schon Spuren von Verunreinigungen können im Prozess die Wirkungsweise von zum Beispiel einer Brennstoffzelle, einer Batteriemembran schwächen oder komplett aufheben. Um dies zu vermeiden, bieten wir flache Bauteile basierend auf Zirkonoxid an, um Ihre mit Rohstoff beaufschlagten Flächen vor Abrasion zu schützen.
Filterkeramik
In der keramischen Industrie fallen verschiedene keramische Suspensionen als Abwasser an, welche wertvolle Rohstoffe enthalten. Dies können zum Beispiel Reste von Schlickern sein oder Abwässer, die beim Sprühglasieren anfallen (Verlust durch Overspray, Waschen der Produktträger). Sowohl aus wirtschaftlichen als auch aus ökologischen Gründen ist es von großem Interesse, die Rohstoffe aus diesen Abwässern zurückzugewinnen bzw. sie so aufzukonzentrieren, dass sie in der Produktion direkt wiederverwendet werden können.
Keramische Industrie
Case Study
Processing of ceramic suspensions using Dynamic Crossflow Filtration (DCFF)
Lösungen
für die Keramische Industrie
Sollten Sie kleine Serien oder Versuche zur Bearbeitung haben, so bieten wir Ihne auch gerne unsere Sinterkapazität in unserem Technikum an damit Sie in Ruhe Ihre ersten Schritte mit Ihrem Kunden gehen können.
Neben passenden Produkt-Lösungen im Bereich Filterkeramik bietet KERAFOL® auch Testanlagen zur Miete an, mit denen Sie sich selbst von der Technologie überzeugen können.
Verschleißschutz
KERAFOL® bietet ein spezielles und dünnes Keramiksubstrat für Verschleißschutzanwendungen an.
Bedingt durch die exzellenten Reibungseigenschaften steht dieses Material für einen hohen Verschleißwiderstand und sehr guter Gleitfähigkeit. Es wird vor allem für Anwendungen verwendet, bei denen Bauteile aus Metall und Kunststoff an die Grenzen der Belastbarkeit stoßen.
Sintertechnologie
Viele Bauteile welche früher aufwendig über Metallguss/Keramikherstellung und anschließender Materialbearbeitung wie Drehen, Bohren, Schleifen etc. hergestellt worden sind werden heute über Metal Injection Moulding und Ceramic Injection Moulding oder kurz MIM/CIM hergestellt. Mit diesem Prozess ist es möglich große Serienstückzahlen in kurzer Zeit mit hervorragender Güte zu erzeugen. Die Produktvielfalt umreist Möbelbeschläge Schmuck, Waffenteilen, Bauteile für PKW und Medizintechnik, um nur einige zu nennen. Die Materialien werden ähnlich wie beim Kunststoff spritzgegossen, wobei der Kunststoff der sogenannte Binder, um die erwünschten metallischen Werkstoffeigenschaften zu erhalten für die Endanwendung wieder aus dem Bauteil heraus gelangen muss. Dies gelingt über eine chemische und/oder thermische Behandlung der Halbzeuge, indem diese, je nach Zusammensetzung einem Entbinderungsprozess mit nachfolgendem Sinterprozess von bis zu 1400°C unterzogen werden.
Video: Rotationsbegasung
Die geschieht in sogenannten diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Sinteröfen unter meist H2/N2 Atmosphäre. Um die Bauteile durch den Prozess vom Spritzgießen über das Entbindern und dem Sinterprozess führen zu können, bietet KERAFOL® Sinter Platten aus hochreinen Werkstoffen der technischen Keramik an. Diese sind aufgrund Ihrer Zusammensetzung und Morphologie ideal für diese Anwendung maßgeschneidert. Sie widerstehen dem chemischen Angriff, der Hohen Temperatur und Atmosphäre und sorgen für einen einwandfreien Prozessfluss mit hervorragender Produktqualität. Gleiches gilt für die Additive Fertigung, die hier natürlich nicht vergessen. Auch hier finden sehr ähnlich Prozesse statt und unsere Produkte halten ihren Einzug in dieser wichtigen Branche.
Vorteile
- Staub- und partikelfreie Oberfläche
- Homogene Porenverteilung
- Gute mechanische Festigkeit trotz hoher Porosität
- Material kann mit Laser oder Wasserstrahl geschnitten werden
- Sehr gute Ebenheit und Oberflächenbeschaffenheit
- Große kundenspezifische Dimensionen der Sinterunterlagen möglich
- Gase und Flüssigkeiten können ungehindert durch die gesinterten Substrate diffundieren
Anwendungsmöglichkeiten
- Sinterunterlagen für Metallspritzguss (MIM)
- Sinterunterlagen für Keramik- oder Dentalkeramikproduktion
- Gasdurchlässige Membranen für Sensoren
- Poröses Diaphragma für z.B. Elektrolyte in der Batterietechnologie
Lebensmittel
Keramikfilter sind ideal geeignet für die Prozessierung von Lebensmitteln. Sie setzen keine Inhaltsstoffe frei und es gibt keine Weichmacher oder anderen Stoffe, die schädlich sind oder den Geschmack verändern. Dies ermöglicht eine breite Palette von Anwendungen für die Rotationsfiltration in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie.
Die Möglichkeit, den „letzten Tropfen“ aus dem Retentat herauszuquetschen, wird bei der Bier-/Heferückgewinnung oder bei der Filtration von Weintrub deutlich. Die Molkereiindustrie profitiert bei der Abtrennung von Bakterien oder der Fraktionierung von Kasein und Proteinen. Das Retentat ist auch bei der Filtration ausgewählter Säfte (z. B. Karottensaft zur Farbstoffgewinnung) oder der Herstellung von konzentriertem Tomatenmark von Bedeutung.
Die keramischen Membranscheiben zur Begasung können in vielfacher Hinsicht vorteilhaft in der Fischzucht (Aqua Farming) eingesetzt werden. Zum Einen kann die O2 Konzentration im Wasser erhöht werden. Die erfolgt über die Einbringung von extrem feinen Gasblasen in das Wasser.
Begasung
Hierzu werden die Membranscheiben von innen mit Luft oder reinem Sauerstoff beaufschlagt. An der Membranoberfläche bilden sich Gasbläschen, welche durch die Rotation im Entstehungsprozesse abgeschert werden. Dadurch ergibt sich eine extrem feine Gasblasenverteilung und der Sauerstoff kann sich sehr gut im Wasser lösen. Zum anderen kann eine Desinfektion mit Hilfe von Ozon erfolgen. Hierbei wird der oben beschriebenen Prozess mit Ozon durchgeführt.
Service
für die Lebensmittelindustrie
Neben passenden Produkt-Lösungen im Bereich Filterkeramik bietet KERAFOL® auch Testanlagen zur Miete an, mit denen Sie sich selbst von der Technologie überzeugen können.