Metalle
Teil von Keramik Verschleißschutz: Grundlagen und Anwendungen
Keramik Verschleißschutz: Gewicht und Plattenkosten rechnen
Keramik Verschleißschutz: Gewicht und Materialkosten einer Platte aus Al2O3, SiC und ZrO2 aus Volumen, Dichte und Preis je Kilogramm berechnen.
Das Wichtigste auf einen Blick
- Masse ist Volumen mal Dichte, Materialkosten sind Masse mal Preis je Kilogramm.
- ZrO2 wiegt mit etwa 6,0 Gramm je Kubikzentimeter fast doppelt so viel wie SiC mit 3,1.
- Für fertige Platten gilt der Fertigteilpreis, nicht der Pulverpreis.
- Die Beispielplatte 100 x 100 x 10 Millimeter kostet 39 Euro (Al2O3), 46,50 Euro (SiC) und 150 Euro (ZrO2).
- Alle Werte sind Orientierungen für 2024, ohne Bearbeitung und ohne MwSt.
Der Rechenweg in drei Schritten
Gewicht und Materialkosten einer Keramikplatte folgen aus drei Rechenschritten. Zuerst das Volumen, dann die Masse über die Dichte, zuletzt der Preis über die Masse. Jeder Schritt braucht genau eine Eingangszahl aus dem Datenblatt oder dem Angebot.
- Volumen in Kubikzentimetern aus Länge, Breite und Dicke bestimmen.
- Volumen mit der Dichte in Gramm je Kubikzentimeter multiplizieren.
- Masse in Kilogramm mit dem Preis je Kilogramm multiplizieren.
Rechnen Sie bis zur Masse durchgängig in Zentimetern und Gramm. Erst am Ende wandeln Sie in Kilogramm um. So vermeiden Sie den klassischen Fehler, Millimeter und Zentimeter in einer Zeile zu mischen und das Ergebnis um den Faktor tausend zu verfehlen.
Die Dichte unterscheidet die drei Keramiken stark
Al2O3 liegt bei rund 3,9 Gramm je Kubikzentimeter, SiC bei 3,1 und ZrO2 bei etwa 6,0. Ein Bauteil aus ZrO2 wiegt damit fast doppelt so viel wie eines aus SiC. Gleiches Volumen bedeutet bei Keramik also nicht gleiche Masse.
Bei Preisen je Kilogramm schlägt das direkt auf die Kosten durch. Die schwerere Keramik verteuert sich zweifach, über den höheren Kilopreis und über die höhere Masse. Härte und Bruchzähigkeit entscheiden über die Eignung, wie die Grundlagen zum Verschleißschutz zeigen. Die Dichte entscheidet über die Rechnung.
Welcher Preis je Kilogramm in die Rechnung gehört
Für fertige Platten gilt der Fertigteilpreis, nicht der Pulverpreis. Siliciumcarbid-Pulver kostet im Handel meist 3 bis 8 Euro pro Kilogramm, Al2O3-Granulat 8 bis 20 Euro, Zirconiumdioxid etwa 30 bis 60 Euro. Fertige Sinterteile kosten ein Mehrfaches.
Der Grund: Sintern, Diamantschleifen und Maßkontrolle kommen hinzu. Für Platten und Auskleidungen sind bei Al2O3 60 bis 150 Euro pro Kilogramm realistisch, bei SiC 90 bis 250 Euro und bei ZrO2 150 bis 400 Euro. Das sind Orientierungen für 2024, ohne MwSt. Weitere Zahlen nennt der Beitrag zu den Kosten der drei Keramiken.
Übersicht der drei Keramiken, Preise 2024 ohne MwSt.:
| Kennwert | Al2O3 | SiC (SSiC) | ZrO2 (Y-TZP) |
|---|
Keramik-Kennwerte im Vergleich
Al2O3
- Härte HV1
- 1500–1800
- Bruchzähigkeit MPa·m0,5
- 3,5–4,5
- Dichte g/cm3
- 3,9
- Abrasivverschleiß
- hoch
- Pulverpreis Euro/kg
- 8–20
SiC (SSiC)
- Härte HV1
- 2400–2800
- Bruchzähigkeit MPa·m0,5
- 3,5–4,5
- Dichte g/cm3
- 3,1
- Abrasivverschleiß
- sehr hoch
- Pulverpreis Euro/kg
- 3–8
ZrO2 (Y-TZP)
- Härte HV1
- 1200–1400
- Bruchzähigkeit MPa·m0,5
- 8–12
- Dichte g/cm3
- 6,0
- Abrasivverschleiß
- mittel
- Pulverpreis Euro/kg
- 30–60
Beispiel: Platte 100 x 100 x 10 Millimeter
Eine Platte mit diesen Maßen hat ein Volumen von 100 Kubikzentimetern. Daraus folgen je nach Keramik 390, 310 oder 600 Gramm. Mit den angenommenen Kilopreisen liegen die Materialkosten zwischen 39 und 150 Euro.
| Werkstoff | Dichte in g/cm³ | Masse | Angenommener Preis je kg | Materialkosten |
|---|---|---|---|---|
| Al2O3 | 3,9 | 390 g | 100 Euro | 39 Euro |
| SiC | 3,1 | 310 g | 150 Euro | 46,50 Euro |
| ZrO2 | 6,0 | 600 g | 250 Euro | 150 Euro |
Die SiC-Platte kostet damit nur wenig mehr als die aus Al2O3, obwohl sie leichter ist. Der höhere Kilopreis gleicht die geringere Masse fast aus. ZrO2 liegt wegen Masse und Kilopreis weit darüber.
Spannen statt Punktwert
Der Kilopreis ist eine Spanne, also ist es auch das Ergebnis. Rechnen Sie dieselbe Platte deshalb zweimal, einmal mit dem unteren und einmal mit dem oberen Wert der jeweiligen Preisspanne. So sehen Sie, wie weit die Materialkosten einer Keramik auseinanderliegen können.
Liegen die Bereiche zweier Keramiken übereinander, sagt der Listenvergleich allein nichts über die Rangfolge. Dann entscheidet erst das konkrete Angebot für das Fertigteil. Warum große Bauteile ohnehin mehr kosten, zeigt der Beitrag zu den Fehlern bei der Auslegung.
Wann sich der Aufpreis für ZrO2 lohnt
Das Mehrgewicht und der höhere Kilopreis von ZrO2 lohnen sich, wenn Schlag, Biegung oder Kantenbruch drohen und die Temperatur unter etwa 100 Grad Celsius bleibt. Typische Fälle sind Dosiereinheiten, Fadenführer und Schneidwerkzeuge.
Bei abrasivem Verschleiß durch mineralische Schüttgüter führt dagegen SiC, und der Preisabstand zu Al2O3 ist in der Beispielrechnung klein. Feuchtigkeit zwischen 100 und 300 Grad Celsius schädigt Y-TZP durch hydrothermale Alterung, Al2O3 und SiC kennen diese Einschränkung nicht.
Was die Rechnung nicht enthält
Die Beispielrechnung enthält keine Bearbeitung und keine MwSt. Vergleichen Sie Angebote deshalb netto und addieren Sie die Steuer erst danach. Der Wert ist ein Einstieg in die Beschaffung, kein Preis für ein konkretes Bauteil.
Die Umsatzsteuer beträgt nach § 12 UStG für jeden steuerpflichtigen Umsatz 19 Prozent der Bemessungsgrundlage. Eine Rechnung muss nach § 14 UStG das nach Steuersätzen aufgeschlüsselte Entgelt ausweisen. Welche Kriterien neben Gewicht und Preis zählen, steht in der Checkliste zur Materialauswahl und im Vergleich der Werkstoffklassen.
Häufige Fragen
Reicht der Pulverpreis für eine Kostenschätzung?
Nein. Fertige Sinterteile kosten ein Mehrfaches, weil Sintern, Diamantschleifen und Maßkontrolle hinzukommen. Rechnen Sie mit dem Fertigteilpreis je Kilogramm.
Warum ist die SiC-Platte nicht deutlich billiger als die ZrO2-Platte?
Sie ist es in der Beispielrechnung durchaus: 46,50 Euro stehen gegen 150 Euro. Der Unterschied entsteht aus Masse und Kilopreis zusammen.
Welche Norm beschreibt die Kennwerte der Keramiken?
DIN EN 843 beschreibt mechanische Eigenschaften monolithischer Hochleistungskeramik bei Raumtemperatur, darunter die Biegefestigkeit. Einen Verschleißwert enthält die Norm nicht. Normen, Nachweise und Beschaffung behandelt die Werkstoffauswahl nach DIN.
