Materialien

Materialien

Keramik

Keramik

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

Die Materialentwicklung beginnt mit der Auswahl 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 Bauteilauslegung erfolgt mittels Finite-Elemente-Verfahren (vgl. Bauteildesign). Insbesondere werden in keramikgerechten Designs die thermomechanischen Lasten beim Bauteileinsatz minimiert.

Für die Formgebung stehen – neben dem 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 Wärmebehandlung der Grünkörper erfolgt in unterschiedlichen elektrisch- oder gasbeheizten Öfen. Dabei können inerte, oxidische oder reduzierende Atmosphären sowie Vakuum und Überdruck realisiert werden. Die Optimierung der Parameter bei der Wärmebehandlung erfolgt zielgerichtet mit speziellen ThermoOptischen Messverfahren (TOM) (vgl. Wärmeprozesse). Zur Endbearbeitung der Keramiken 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 Gefügeoptimierung
  • Prototypen- und Kleinserienherstellung von Keramikbauteilen
  • Optimierung von Wärmebehandlungsprozessen
  • Material- und Bauteilprüfung