Materialien

Das Fraunhofer-Zentrum HTL stellt Oxidkeramiken, Nichtoxidkeramiken und Silicatkeramiken entlang der gesamten Herstellkette her.

Materialien

Das Fraunhofer-Zentrum HTL stellt Oxidkeramiken, Nichtoxidkeramiken und Silicatkeramiken entlang der gesamten Herstellkette her.

Keramik

Das Fraunhofer-Zentrum HTL verfügt über die gesamte Herstellkette, um Keramiken zu entwickeln. Von der Versatzaufbereitung über die Formgebung und Wärmeprozesse bis zur Endbearbeitung können Oxidkeramiken und Nichtoxidkeramiken sowie Silicatkeramiken hergestellt werden. Eine Besonderheit des Fraunhofer-Zentrums HTL ist die additive Formgebung. Die additive Fertigung kann sowohl mittels schlickerbasierter Verfahren als auch mit Pulverbettverfahren erfolgen. Auf diese Weise können auch Keramik-Bauteile mit komplexer Geometrie hergestellt werden.

Die Materialentwicklung beginnt mit der Auswahl und Auslegung geeigneter Komponenten. Hierfür stehen umfangreiche Material- und Thermodynamikdatenbanken zur Verfügung (vgl. Materialdesign). Mittels speziell entwickelter In-House-Software können die Materialeigenschaften mehrphasiger Keramiken präzise vorhergesagt werden. Diese wird verwendet, um das Gefüge der Werkstoffe zu optimieren. Die Auslegung der Bauteile erfolgt mittels Finite-Elemente-Verfahren (vgl. Bauteildesign). Insbesondere werden in keramikgerechten Designs die thermomechanischen Lasten beim Bauteileinsatz minimiert.

Für die Formgebung stehen – neben der additiven Formgebung 3D-Druck – klassische Verfahren wie kaltisostatisches Pressen, Extrusion, Schlickergießen oder Nasspressen zur Verfügung (vgl. Formgebung). Die Qualität von Grünkörpern wird mit speziellen In-House-Verfahren untersucht. Die Wärmeprozesse an den Grünkörpern erfolgen in unterschiedlichen elektrisch- oder gasbeheizten Öfen. Dabei können inerte, oxidische oder reduzierende Atmosphären sowie Vakuum und Überdruck realisiert werden. Die Optimierung der Parameter bei den Wärmeprozessen erfolgt zielgerichtet mit speziellen ThermoOptischen Messverfahren (TOM) (vgl. Wärmeprozesse). Insbesondere die Optimierung bei additiv hergestellten Bauteilen weist ein hohes Potential zur nachbearbeitungsfreien Produktion auf. Ist eine Endbearbeitung der Keramiken notwendig, steht u.a. ein computergesteuertes fünfachsiges Bearbeitungszentrum zur Verfügung. Keramik-Bauteile mit komplexer Geometrie können mit Hochtemperatur-Fügeverfahren aus einfachen Komponenten aufgebaut werden. Die Material- und Bauteileigenschaften werden mit zerstörungsfreien Methoden, Materialprüfverfahren und Gefügeanalysen bewertet (vgl. Charakterisierung).

Leistungsangebot:

  • Identifikation geeigneter Keramiken für die kundenspezifische Fragestellung
  • Auslegung von Keramik-Bauteilen bei komplexen thermomechanischen Beanspruchungen
  • Ermittlung optimaler Gefüge für das kundenspezifisches Anforderungsprofil
  • Gefügeanalysen mit Elektronenmikroskopie, Röntgendiffraktometrie, etc.
  • Keramik-Herstellung und Optimierung der Gefüge
  • Prototypen- und Kleinserienherstellung von Keramikbauteilen auch über additive Verfahren
  • Auslegung und Optimierung von Wärmeprozessen
  • Material- und Bauteilprüfung