Abgeschlossenes Förderprojekt

Das Einsatzgebiet von oxidischen Faserverbundkeramiken (O-CMC) weitet sich ständig aus. Etabliert ist diese Werkstoffklasse in vielen speziellen Hochtemperaturanwendungen, für die nur geringe Stückzahlen benötigt werden. Potenzielle Anwendungen, wie Komponenten für Gasturbinen, werden über den Maßstab einer Kleinserienfertigung hinausgehen. Solche Bauteile sind zukünftig über bisher nicht zur Verfügung stehende Serienfertigungstechnologien zu produzieren.

Im Projekt sollte eine serientaugliche Prepreg-Technologie, bevorzugt auf Basis etablierter Verfahren aus der CFK-Herstellung, entwickelt werden, mit dem O-CMC Komponenten bei Sinter-
temperaturen < 1200 °C hergestellt werden können. Die Anforderungen an O-CMC Werkstoffe aus Al₂O₃-Fasern und einem Matrixsystem aus Al₂O₃-ZrO₂ waren Biegefestigkeiten > 200 MPa, interlaminare Scherfestigkeiten > 14 MPa und Bruchdehnungen > 0,3 %. Die mechanischen Eigenschaften der auf Basis der entwickelten Prepreg-Technologie hergestellten O-CMC Bauteile sollten eine wesentlich geringere Streuung und somit höhere Reproduzierbarkeit aufweisen als derzeit händisch hergestellte Bauteile.

• Entwicklung wässriger Keramiksuspensionen für den Prepreg-Prozess
  • Durch Variation der Bindersysteme / PVA Molmasse und Verseifungsgrad wurden die Eigenschaften der Suspension angepasst
• Entwicklung der Infiltrationstechnik zur Prepreg-Herstellung
  • Entwicklung und Bau einer manuellen Prepreg-Foulard-Coater-Anlage und Aufbau beim Projektpartner
• Bestimmung der Lagereigenschaften von infiltrierten Prepregs
  • Prepregs sind im eingeschweißten Zustand sowohl bei Raumtemperatur als auch im Kühlschrank über Wochen lagerbar
• Weiterverarbeitung von Prepregs zu Grünkörpern
  • Plattenmaterial aus laminierten Prepregs zeigt identische mechanische Kennwerte der handlaminierten Benchmarkproben
• Presstechnik, Autoklaventechnik, Vakuumsack
  • Verarbeitung von Prepregs mit dem entwickelten Matrixsystem zu O-CMC Bauteilen benötigt keine Autoklaven- bzw. Vakuumsacktechnik
  • Einfache Formgebung und Trocknung in Pressformen sind ausreichend