FAST/SPS-Sinterpressen – Das Prinzip

Beim FAST/SPS-Sintern fließt der Strom direkt durch die Sinterform oder das leitende Sintergut. Durch den elektrischen Widerstand entsteht eine schnelle Erwärmung, bekannt als Joule'sche Erwärmung. Die Temperatur entsteht nur dort, wo sie benötigt wird.

Die Sinterzyklen werden stark verkürzt, da keine Ofenatmosphäre aufgeheizt werden muss. Das führt zu geringerem Kornwachstum und einer verbesserten Mikrostruktur des Sintermaterials. Nanomaterialien bleiben nach dem Sintern nano, da das Kornwachstum minimal ist.

Die Sinterform kann aus Grafit, Stahl oder TZM sein. Es kann mit losem Pulver oder kalt vorgepressten Grünlingen gearbeitet werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Öfen steigt die Produktivität, während die Sinter-Stückkosten sinken.

Schnelles Sintern ermöglicht neue Materialkombinationen, da zwischen Schichten eine Weichphase entstehen kann. So entstehen z.B. FGMs (Functionally Graded Materials) und Verbindungen mit Trägerkörpern.

Während des Sintervorgangs wird ein Vakuum erzeugt, und die Sinterkammer kann mit Schutzgas gespült werden. Dr. Fritsch FAST/SPS-Pressen haben standardmäßig ein Vakuum von 20mbar, optional auch 0,05mbar.

Die Temperaturmessung erfolgt kontaktlos mit einem Pyrometer oder mit Thermoelementen im niedrigeren Temperaturbereich. Zur Vermeidung von Übertemperaturen können Dr. Fritsch FAST/SPS-Sinterpressen den höchsten von drei Temperaturmesswerten zur Regelung heranziehen.

Das "International Powder Metallurgy Directory" (01/2012) veröffentlichte einen Beitrag von Prof. Kieback, ehemaliger Direktor des Fraunhofer IFAM, verglich die gepulsten und ungepulsten FAST/SPS-Verfahren. Das Ergebnis zeigte, dass nur die kurzen Sinterzyklen, schnellen Aufheizraten und niedrigeren Sintertemperaturen für die Ergebnisse relevant sind. Dr. Fritsch verzichtet auf das unnötige und teure Pulsen des Stromes, was diese Erkenntnis bestätigt.