Abgeschlossenes Förderprojekt

Gesamtziel des Verbundprojektes ist die additive Fertigung von faserverstärkten SiC/SiC und C/SiC Bauteilen mit deutlichen Eigenschafts- und Umweltvorteilen gegenüber konventionell prozessierten Keramiken. Dafür werden fasergefüllte Granulate zur additiven Fertigung von Kurzfaser-verstärkten Preformen entwickelt, welche durch reaktive Infiltration mit schmelz-flüssigem Silizium zu komplexen CMC (Ceramic Matrix Composites)-Strukturen weiterprozessiert werden. Kurzfaser- bzw. partikelverstärkte CMC mit isotropen Eigenschaften eignen sich insbesondere zur Herstellung von geometrisch komplizierten, aber kompakten Bauteilen, die hohen Belastungen in unterschiedlichen Lastkombinationen und Lastrichtungen sowie zusätzlich sehr hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Beispiele hierfür sind Beschläge aller Art sowie Düsen, Brennkammern, Turbinenteile, Bremsscheiben, Hochtemperaturventilatoren oder Strukturteile für Optiken.

Im Rahmen des Einzelvorhabens des Fraunhofer-Zentrum HTL soll eine Beschichtung von keramischen Kurzfasern über ein nass-chemisches Beschichtungsverfahren entwickelt werden. Die Kurzfasern sollen mit einer Bornitrid-Beschichtung im Idealfall komplett ummantelt werden, sodass auch die Stirnflächen beschichtet sind. Durch die Beschichtung soll die Anbindung der Fasern an die Matrix so eingestellt werden, dass eine Verbesserung der mechanischen und thermischen Kennwerte der additiv gefertigten Kurzfaser-verstärkten CMC erreicht wird. Die beschichteten Kurzfasern werden von den Projektpartnern über additive Fertigungsverfahren zu CMC verarbeitet.

• Mahlprozess zur Herstellung von SiC-Kurzfasern mit definierten mittleren Längen erfolgreich entwickelt
• Skalierbares, kostengünstige Tauchbeschichtungsverfahren erfolgreich entwickelt
• Vollständige Ummantelung von SiC-Kurzfasern mit Bornitrid-Beschichtung
• Bornitrid-Beschichtungen sind kristallin mit gewünschter hexagonaler Modifikation
• Bornitrid-Beschichtungen ohne Verunreinigungen von Sauerstoff
  → verbesserte thermische Stabilität der Beschichtungen