Lehrstuhl für Materials Engineering

Prof. Dr.-Ing. Dietmar Koch

Keramische Faserverbundwerkstoffe

Keramische Werkstoffe ermöglichen mit ihren herausragenden Eigenschaften bei hohen Temperaturen und in korrosiver Umgebung neue Konzepte zur Mobilität und zur Energiewandlung, die Erhöhung von Wirkungsgraden und die Erschließung neuer Anwendungen in extremer Umgebung.

 

Bruchfläche einer faserverstärkten Keramik (Quelle: DLR-BT)

Der Lehrstuhl Materials Engineering betrachtet die gesamte Prozesskette keramischer Faserverbundstrukturen, von der Materialsynthese bis zur Wiederverwertung. Materialsynthese, keramische Prozesstechnologie, Preformtechnologie, Formgebung, Oberflächenbeschichtung und Endbearbeitung sind wichtige Teilaspekte. Die Kompetenz am Lehrstuhl liegt darin, maßgeschneiderte Werkstoffe für spezifische Anwendungen zu entwickelt. So werden Composites und hybride Strukturen mit gewünschter Faserarchitektur, hierarchischem Aufbau und eingestellter Porenmorphologie auf verschiedenen Skalen hergestellt. Aus dem Anwendungsszenario eines Zielbauteils werden die richtige Materialzusammensetzung und -kombination definiert und dann die Bauteilherstellung technologisch umgesetzt.

Aktuelles

Das nächste Treffen des Arbeitskreises Verstärkung keramischer Werkstoffe wird wieder online stattfinden!

Am 07.10.2021 findet ab 14:00 Uhr das Doktorandentreffen statt. Organisator ist Tobias Schneider (tobias.schneider@mrm.uni-augsburg.de).

Am 08.10.2021 findet ab 9:00 Uhr das Arbeitskreistreffen statt. Die Agenda finden Sie auf der Seite

https://composites-united.com/events/arbeitskreis-verstaerkung-keramischer-werkstoffe/

Dort können Sie sich auch anmelden. Die Teilnahme an der Veranstaltung ist kostenlos.

Wir freuen uns, dass unserer Studentin Katrin Bock, die sich in ihrer Masterarbeit mit der bruchmechanischen Prüfung von oxidischen Faserverbundmaterialien beschäftigt, ein Stipendium der Stiftung Industrieforschung bewilligt wurde. Herzlichen Glückwunsch!

Online-Arbeitskreis Verstärkung keramischer Werkstoffe

 

Protokoll zum 56. Arbeitskreis Verstärkung keramischer Werkstoffe

Augsburg, 05.03.2021, Dietmar Koch

 

Zum zweiten Mal fand am 5.3.2021 das Treffen des Arbeitskreises Verstärkung keramischer Werkstoffe online statt. Mehr als 100 Teilnehmer nahmen an der 56. Sitzung des Arbeitskreises Verstärkung keramischer Werkstoffe teil. Die Vortragenden präsentierten Arbeiten zur Charakterisierung, Faserverarbeitung, Formgebung, zum 3D-Drucken, zum Spritzguss und zu oxidkeramischen Verbunden. Die Vorträge wurden von den über 100 Teilnehmerinnen und Teilnehmern sehr lebendig diskutiert, parallel wurde der Zoom-Chat intensiv zum bilateralen Austausch und für Fragen zu den Vorträgen genutzt.

 

Teilnehmer des 56. AK Verstärkung keramischer Werkstoffe © Universität Augsburg

 

Zunächst präsentierte Frau Prof. Merklinger von der Hochschule Konstanz neue Möglichkeiten der Materialprüfung im Bereich Thermoschock. Dabei werden die Probengeometrien durch FE-Berechnungen optimiert, um gültiges Thermoschockversagen zu garantieren. Zudem bietet die Hochschule auch Hochtemperatur-Tribologieuntersuchungen an.

 

Anschließend stellte Herr Bohlender von der Firma Gerster ein neues Verfahren zur Herstellung von Gewebestrukturen aus SiC- und Ox-Fasern auf einer Greiferwebmaschine vor. Zum einen werden mit der Firma Keraguss nichtbrennbare Faserverbundwerkstoffe entwickelt. Zum anderen ist es durch die schonende Verarbeitung im Direkteinzug möglich, Nextel- oder SiC-Fasern zu Geweben zu verarbeiten.

 

Herr Hacker von der Firma ExOne präsentierte das Potential des 3D-Sanddrucks von wasserlöslichen Formen zur Fertigung von Wickelkernen für Faserverbundbauteile. Die Sandkerne werden mit einem wasserlöslichen Kleber hergestellt und sind ausreichend fest, um für die Herstellung von Wickelbauteilen eingesetzt zu werden. Gleichzeitig können sie sehr schnell in Wasser gelöst und damit nach der Konsolidierung der Faserpreformen einfach entfernt werden. Der Einsatz von hochtemperaturstabilem Wasserglas oder Phenolharz ermöglicht mechanisch hochstabile und wiederverwendbare Kerne. Auch die direkte Herstellung keramischer Verbundwerkstoffe über LSI ist mit diesem 3D-Sanddruckverfahren möglich.

 

Herr Nauditt von der Firma Schunk Kohlenstoff zeigte seine Arbeiten zum Thema 3D-Drucken. Im BMBF-Projekt MuSiK wurden faserverstärkte Werkstoffe auf Basis von PEEK im 3D-Multimaterialdruck erzeugt. Neben dem Drucken über Filamente oder Pellets ist eine besondere Herausforderung, PEEK möglichst konturgetreu zu pyrolisieren. Heizer und Gyroid-Wärmetauscher wurden als Prototypen hergestellt.

 

Auch Herr Freudenberg, Universität Bayreuth, beschäftigt sich mit dem 3D-Drucken mit PEEK-basierten Werkstoffen zu C/C-SiC. Kommerziell erhältliche Filamente mit C-Kurzfasern wurden im FFF-Verfahren verdruckt. Nach der Vernetzung wurden die PEEK-basierten Grünkörper durch Oxidation stabilisiert, um die Formgenauigkeit zu gewährleisten. Anschließend wurden die Bauteile im LSI-Prozess keramisiert und charakterisiert.

 

Frau Preuß, TU Chemnitz, zeigte die Potentiale und Modifizierungen bei der Herstellung von OCMCs auf Al2O3/Al2O3-Basis im Spritzgießverfahren auf. Das Projekt Centaur wird von M-ERA.NET gefördert und beschäftigt sich vor allem mit der Feedstock-Entwicklung, um faserverstärkte und mit CNT funktionalisierte oxidische Komponenten herzustellen. Durch die Variation verschiedener Bindersysteme konnten Faservolumengehalte von 40 vol% und 2wt% CNT erreicht werden. Im Nachgang stellte Frau Roder, TU Chemnitz, das ZIM-Netzwerk OxiCer vor. Hier haben sich Firmen und Forschungseinrichtungen zusammengeschlossen, um oxidische Faserverbundmaterialien, die Herstellverfahren und die resultierenden Bauteile weiterzuentwickeln.

 

Schließlich gab Frau Kratz vom FGK Höhr-Grenzhausen Einblicke in Systeme mit oxidkeramischer Matrix. Das FGK stellt sich gerade neu auf und beschäftigt unter anderem mit der Weiterentwicklung oxidkeramischer Faserverbundwerkstoffe. In Kooperation mit WPX wurde ein Oxidschlickersystem angepasst und die resultierenden mechanischen Eigenschaften der Verbundwerkstoffe bestimmt. Des Weiteren werden im Netzwerk OxiCer Dispersionskeramiken entwickelt, mit denen Festigkeit und Zähigkeit gesteigert werden können.

 

Am Vortag hatte das Doktorandentreffen stattgefunden. Das Treffen wurde von Linda Klopsch geleitet. Es nahmen 16 Doktorandinnen und Doktoranden aus 8 Firmen und Instituten teil. Linda Klopsch gibt die Leitung des Doktorandentreffens ab. Herzlichen Dank an Linda Klopsch für ihr großes Engagement in den letzten Jahren. Sie hat immer für einen lebendigen Wissensaustausch, spannende Vorträge und eine gute Vernetzung gesorgt. Zukünftig wird Tobias Schneider vom Institut für Materials Resource Management, Universität Augsburg, den Doktorandenarbeitskreis leiten.

 

Zum Arbeitskreis Verstärkung keramischer Werkstoffe

 

Der Arbeitskreis Verstärkung keramischer Werkstoffe (AK Verstärkung) ist ein Gemeinschaftsarbeitskreis von Deutscher Gesellschaft für Materialkunde (DGM) und Deutscher Keramischer Gesellschaft (DKG) und wird vom Netzwerk Ceramic Composites des Composites United (CU) sowie von der Universität Augsburg unterstützt. In seiner jetzigen Form findet der AK Verstärkung seit 1994 regelmäßig statt und wird seit 2007 von Prof. Dr.-Ing. Dietmar Koch, Institut für Materials Resource Management (MRM), Universität Augsburg, geleitet. Die 56. Sitzung des AK Verstärkung fand am 5.3.2021 virtuell statt. Über 100 Interessierte nahmen an der Veranstaltung teil.

 

Der AK Verstärkung verfolgt das Ziel, die Firmen, Forschungseinrichtungen und Universitäten zusammenzubringen, die auf dem Gebiet der keramischen Faserverbundwerkstoffe aktiv sind. Bei den Treffen werden wissenschaftliche Vorträge gehalten und im Plenum intensiv diskutiert. Gleichzeitig dienen die Veranstaltungen auch der Anbahnung von Projekten und Kooperationen.

 

Der AK Verstärkung trifft sich in der Regel zwei Mal im Jahr, Anfang März und Anfang Oktober. Am Vortag diskutieren beim Doktorandenarbeitskreis junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die sich mit keramischen Faserverbundwerkstoffen bzw. angrenzenden Themen beschäftigen. In diesem Rahmen können die Promovierenden ihre Ergebnisse und ihren Arbeitsfortschritt offen diskutieren und ihr eigenes wissenschaftliches Netzwerk aufbauen. Der Doktoranden-Arbeitskreis wurde seit Oktober 2016 von Linda Klopsch, DLR Stuttgart, organisiert. Beim Treffen im März 2021 hat Linda Klopsch die Organisation an Tobias Schneider, MRM, Universität Augsburg, übergeben.

 

Nächstes Treffen

 

Das nächste Treffen des Arbeitskreises findet am 8. Oktober 2021 statt, entweder wieder als Online-Veranstaltung oder am Institut für Materials Resource Management (MRM) an der Universität Augsburg.

Kontakt: Dietmar Koch (dietmar.koch@mrm.uni-augsburg.de).

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