Abgeschlossenes Förderprojekt

An keramische Bauteile werden im Speziellen bei Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie der Sicherheits- und Energietechnik sehr hohe Funktionsanforderungen an Temperaturbeständigkeit, Korrosionsresistenz und Duktilität gestellt. Um dabei die Einsatzmöglichkeiten dieser Werkstoffe auszubauen, gilt es insbesondere, die Stoß- und Bruchempfindlichkeit durch eine gezielte Faserverstärkung in allen Raumdimensionen zu optimieren. Eine geringe kommerzielle Verfügbarkeit dreidimensional verstärkter Strukturen motiviert, anforderungsgerechte Carbon-Preformen zu entwickeln, welche in keramischen Bauteilen zum Einsatz kommen können.

Im Rahmen der Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung "Technische Textilien für innovative Anwendungen und Produkte - NanoMatTextil" wurden textile Cabonfaser-Preformen mit einer definierten Z-Verstärkung durch Vernadeln sowie mittels Tufting textiler Halbzeuge entwickelt. Hierzu zählten u. a. hochdrapierbare Non-Crimp-Fabrics und Gewebe sowie gechoppte Krempel-Vliese mit definierter Faserorientierung. Mit einer Beschichtung sollte die Faser-Matrixbindung eingestellt werden. Über eine Vernadelung und ein Tuften der textilen Halbzeuge sollte eine definierte Z-Verstärkung durch Umorientierung der Fasern erreicht werden, sodass u. a. Imprägnierverhalten, Lagenhaftung etc. von Vliesstoffen und Sandwichverbunden gezielt einstellbar sind.

Die Resultate belegen, dass sich auf der Basis Z-verstärkter textiler Preformen hochfeste Faserverbundwerkstoffe mit bis zu 300 MPa herstellen lassen. Gleichzeitig zeigte sich, dass Z-verstärkte Preformen nicht für alle Keramisierungsverfahren gleichermaßen gut geeignet sind und sie zur Herstellung von Hochleistungsverbundkeramiken daher ein hohes Maß an struktureller Anpassungsfähigkeit – wie Handlingfähigkeit, eine gezielt einstellbare Porengrößenverteilung und Faserdichte sowie eine Faservorzugsorientierung – mitbringen müssen.