Schaut man bei Kläger auf die Homepage und dort auf die Seitenbeschreibung, dann fällt auf, dass die Schlagworte zunächst nur mit der Verarbeitung von Keramikmaterialien im Spritzgießverfahren zu tun haben. Das wirft ein bezeichnendes Licht auf die Zielsetzungen und Schwerpunkte des Unternehmens aus Dornstetten im Schwarzwald. Natürlich sehen die Verantwortlichen die beiden Bereiche Keramik- und Kunststoff-Spritzgießen gleichberechtigt nebeneinander. Sie sehen aber auch, wo die größten Entwicklungspotenziale liegen. Mit der Firmengründung 1959 begann auch der Einstieg des Unternehmens in die Produktion von Kunststoffteilen. Zunächst arbeitete der Betrieb für die Elektroindustrie und stellte unter anderem Schalter- sowie Abzweigdosen und Federdeckel her.

Vom Spritzgießer zum Hightech-Kooperationspartner

Der Aufbau eines eigenen Formenbaus folgte ein Jahr später, die Erweiterung des Leistungsportfolios durch das Engineering 1993 mit der Einführung eines CAD/CAM-Systems. 1996 fällt dann die Entscheidung, in die PIM-Technologie (Powder Injection Moulding) einzusteigen und vornehmlich Hochleistungskeramik im Spritzgießverfahren herzustellen.

Einen neuen Bereich in das Unternehmen zu integrieren und in diesen Sektor auch entsprechend zu investieren stellt immer ein gewisses Risiko dar. Und dieses Risiko ist gerade im PIM-Sektor nicht zu unterschätzen. Denn das, was sich so einfach und der Kunststoffverarbeitung ähnlich anhört – die Pulvermaterialien werden mit Kunststoff als Binder versetzt, gespritzt, entbindert und zum fertigen PIM-Bauteil gesintert – ist in Wirklichkeit ein Hightech-Verfahren, das sehr viel Know-how, Erfahrung und Versuche in sämtlichen Prozessschritten erfordert.
Das Schwarzwälder Unternehmen gehörte hier zu den Pionieren – mit allen Vor- und Nachteilen, die sich daraus ergeben haben. Dr. Roland Kläger, Geschäftsführender Gesellschafter, beschreibt die Situation so: „Es ging zunächst einmal darum, das Wissen rund um die Verarbeitung von Pulvermaterialien aufzubauen und zu vertiefen. Simultan dazu mussten erhebliche Investitionen in die Hardware, sprich Werkzeuge sowie die Entbinder- und Sintertechnologie, getätigt werden. Die Anschaffung mehrerer Sinteröfen allein bedeutete eine Investition, die für ein mittelständisches Unternehmen unserer Prägung nicht unerheblich war. Hinzu kam natürlich auch die Kundenakquisition, da es zunächst ja bei uns keinen reinen „Pulver-Kunden“ gab. Die weitaus schwierigste Aufgabe bestand für uns aber darin, die potenziellen Kunden von den Vorteilen der PIM-Technologie zu überzeugen. Dies ist ein Prozess, der im Grunde bis heute anhält, denn Materialien und Möglichkeiten des Spritzgießens sind bei vielen Entwicklern und Konstrukteuren nach wie vor unbekannt.“
Die Integration des Pulverspritzgießens in das Dienstleistungs- und Produktionsangebot des Verarbeiters sieht Jens Graf, Bereichsleiter Marketing und Vertrieb bei Kläger, als eine im Grunde logische und konsequente Weiterentwicklung: „Bedingt durch die im Haus vorhandene komplette Wertschöpfungskette ‚Engineering-Formenbau-Spritzguss’, die große Anzahl unterschiedlicher Kunden aus verschiedenen Bereichen und den daraus resultierenden unterschiedlichen Anforderungen beziehungsweise Materialien waren wir schon längere Zeit in vielen Entwicklungsprojekten unserer Abnehmer involviert. Die Formgebungsfreiheit des Verfahrens sowie die materialspezifischen Vorteile ermöglichen dabei sinnvolle Substitutionen sowohl auf Material- als auch auf Verfahrensebene. Bei den Substitutionen auf Materialbasis kann es sich etwa um das Austauschen von Aluminium oder anderen Metallen, auf der Verfahrensebene um die Substitution einer mechanischen Bearbeitung wie Druckguss durch das Pulverspritzgießen handeln. Später kamen dann, vor allem wegen der unbegrenzten Designalternativen und der hohen Festigkeit, viele Einsatzmöglichkeiten für spritzfähige Keramik-Materialien hinzu.“
Als Beispiel sei hier der Injektor für Kaffeeautomaten, ein Spritzgussteil aus Hochleistungskeramik, genannt. Das teil ist hart, korrosionsfrei, biokompatibel, chemisch resistent und temperaturunempfindlich. Die Verbindung zwischen dem Injektor und der Kaffeemaschine bildet ein Spritzgussteil aus Grivory HAT 1 V – 4 FA. In der Herstellung werden die Werkstoffteile mechanisch geklemmt und zusätzlich geklebt.
Der Keramikspritzguss gehört zu den Kernkompetenzen des Schwarzwälder Unternehmens. Innovationen betreffend geht es vor allem um neue Produkte, schwierige Geometrien und die punktgenaue Materialauswahl pro Auftrag. Der Sektor Keramik-Verarbeitung stellt heute das zweite, vollwertige Standbein des Unternehmens neben konventionellem Kunststoff-Spritzgießen dar. Synergien, und das ist ein weiterer großer Vorteil, ergeben sich dabei vor allem aus dem eigenen Formenbau sowie der Erfahrung in der Kunststoffteileproduktion. Der Partner von Kläger im Kunststoffspritzguss, Arburg, war als PIM-Experte und regionaler Nachbar von Anfang an auch in die Entwicklung des Keramikbereichs involviert. Neben einem regen Informationsaustausch unterstützen sich beide Firmen auch bei einschlägigen Entwicklungsprojekten. Von den insgesamt 40 in Dornstetten produzierenden Spritzgießmaschinen im Schließkraftbereich zwischen 250 und 2200 kN sind acht für die Keramik-Verarbeitung ausgerüstet.

Teamwork

Diese kommen ausschließlich von Arburg und arbeiten teilweise auch bei Teileentnahme und -konfektionierung automatisiert. „Die Verarbeitung von Keramikmaterialien“, so Jens Graf, „war für uns eine interessante technologische Weiterentwicklung, eine Marktnische. Gemeinsam haben wir das Thema damals aufgegriffen und in ersten Produkten umgesetzt. Zunächst sogar mit einer eigenen Materialentwicklung und -aufbereitung, die auch heute noch zur Entwicklung neuer Compounds genutzt wird. Neben eigenen Materialien werden aktuell verstärkt kommerziell am Markt erhältliche Feedstocks verarbeitet. Wir entwickeln uns aber auch in diesem innovativen Produktions- und Dienstleistungsbereich immer weiter. So besteht seit 2009 bei uns auch die Möglichkeit zur chemischen Entbinderung und somit zur Verarbeitung von BASF-Systemen (Catamold).“

Vor der Zukunft ist den Schwarzwäldern gerade im Keramiksektor nicht bange. Immer neue Materialien kommen auf den Markt und erschließen damit vermehrt Anwendungsbereiche für Substitutionsteile aus Pulvermaterialien. Lange schon sind etwa Keramikprodukte nicht mehr auf die am Anfang berühmte dreieckige Mokkatasse mit in einem Arbeitsgang gespritztem Tassenhenkel beschränkt. Vielmehr sind es die Hightech-Anwendungen im Bereich Maschinenbau oder Medizintechnik, die auf der Wertschöpfungsseite zunehmend interessanter, aber auch anspruchsvoller in Auslegung und Fertigung werden. So werden resistente und verschleißfreie Verbindungsstücke für die chemische und lebensmitteltechnische Industrie aus ZTA-Mischkeramik, Rotationsdüsen für Hochdruckreiniger aus Aluminiumoxid (AI2O3), Zirkonoxid-gehärtetem Aluminiumoxid (ZTA) oder reinem Zirkonoxid (ZrO2), Kaffeemahlscheiben für Gastronomiegeräte oder auch Bauteile aus Keramikmaterial mit unterschiedlichen Außengewinden produziert. Da die Einsatzgebiete der Artikel durchweg im Highend-Bereich angesiedelt sind, machen sie die Aufgaben von Entwicklung, Design, Konstruktion und Herstellung beim Spritz-gießer entsprechend anspruchsvoll. Gleiches gilt für die Schnelligkeit die Umsetzungsanforderungen von der Entwicklung bis zur Serie betreffend. Deutet das: Umsetzung hybrider Werkstoffkombinationen aus Keramik und Kunststoff füreine bessere Performance der Kundenprodukte.

Neue Technologien
Realisierung ganzer Baugruppen

Hybride Werkstoffkombinationen aus Kunststoff und Keramik werden mehr und mehr nachgefragt. Dabei kommen unterschiedliche Fügetechniken wie etwa Umspritzen, Verkleben, mechanische Verbindungen oder auch Löten mit Metallen zum Einsatz. Das Keramikbauteil dient hier als Schlüsselkomponente an der applikationskritischen Stelle und wird wirtschaftlich wie technisch sinnvoll in die Baugruppe integriert.

 

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Uwe Becker, Freier Autor