CerMeTex Neuartige poröse und dichte Metallfaser-Keramik-Verbundwerkstoffe für verbesserte und multifunktionelle Bauteileigenschaften auf Basis Metallfaser- und Metallfilamentstrukturen Zielstellung Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens war die Entwicklung von Metallfaser-Keramik-Verbundwerkstoffen und -bauteilen, die zum Einen über verbesserte Festigkeits- und andere mechanische Eigenschaften und zum Anderen über besondere Funktionalitäten verfügen, die durch die Kombination z. T. gegensätzlicher Eigenschaften der metallischen und keramischen Verbundpartner zustande kommen. Die Schwerpunkte lagen in der Entwicklung von Technologien zur Herstellung von textilen Metallfaser- bzw. Metallfilament-Halbzeugen und in der Er-zeugung einer form- und stoffschlüssigen Anbindung zwischen metallbasierter textiler Verstärkungsstruktur und keramischer Matrix. Metallfaservlies-Keramik-Verbundwerkstoffe hergestellt im Spritzgussverfahren Ergebnisse Zur Lösung der Aufgabenstellung wurden textile Halbzeuge mit Hilfe unterschiedlicher Flächenbildungstechnologien (Weberei, Wirkerei, Sticktechnologien, Vliesstoffe) erzeugt, die aus verschiedenen Metallkomponenten bestehen. Ausgewählte Halbzeuge wurden mit Schwindungspuffern aus thermoplastischen Garnmaterialien versehen, die zugleich zum Flächenbildungsprozess der textilen Halbzeuge beitrugen. Mit Hilfe sechs verschiedener keramischer Formgebungsverfahren wurden die textilen Halbzeuge mit keramischen Werkstoffen (ZrO2 und Al2O3) kombiniert und einem anschließenden Sinterprozess unterzogen. Wärmebildkamera-Aufnahme der unlaminierten gestickten Heizstruktur einer beheizbaren Klinge Im Laufe der Versuche kristallisierten sich Vorzugskombinationen zwischen Metalllegierungen und keramischen Pulvern heraus. So konnten Metall-Keramik-Kombinationen gefunden werden, bei denen das textile Halbzeug nicht nur formschlüssig, sondern auch durch chemische Anbindung im Grenzbereich Keramik/Faser zur Erhöhung der Bauteilfestigkeit beiträgt. Der gefundene Lösungsweg wurde durch ein gemeinsam eingereichtes Patent veröffentlicht. Des Weiteren wurden mittels textiler Halbzeuge zusätzliche Funktionen in die keramische Matrix eingebracht. So konnte durch ein Funktionsmuster die Machbarkeit einer beheizbaren keramischen Klinge demonstriert werden. Verwertung Das im Rahmen des vorliegenden Forschungsvorhabens erarbeitete Grundlagenwissen schafft die Basis für weitere Arbeiten zur Produktentwicklung und Verfahrensoptimierung. Die Ergebnisse der Forschungsarbeiten zeigten zugleich neue Fragestellungen und Lösungsansätze für weitere Anwendungsgebiete auf. Dafür wurde ein IGF-Forschungsprojekt (ChannelTex, AIF-Nr. 18513 BR) initiiert, in dem sich die Forschungsstellen (STFI e.V., Fraunhofer IKTS und IESM an der TU Bergakademie Freiberg) mit der Einbringung von komplexen Kanalstrukturen in Mikrofluidiksysteme und deren Funktionalisierung befassen und auf den Forschungsergebnissen des vorliegenden Projektes aufbauen. Die Forschungsergebnisse sind darüber hinaus interessant für Fachgebiete in Umwelt- und Energietechnik, Chemieanlagenbau, Filtration, Ballistik, Automobilindustrie und verschiedenen keramischen Industriezweigen, da viele unterschiedliche Formgebungsverfahren angesprochen werden. Danksagung Das IGF-Vorhaben AiF-Nr. 454 ZBR der Forschungsvereinigung Forschungskuratorium Textil e.V., Reinhardtstraße 12-14, 10117 Berlin wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Dieses Forschungsvorhaben wurde in Kooperation mit der AiF-Mitgliedsvereinigung Forschungsgemeinschaft der Deutschen Keramischen Gesellschaft e.V. durchgeführt, der wir für die Unterstützung ebenfalls danken. Der Schlussbericht kann beim Sächsischen Textilforschungsinstitut e. V. ausgeliehen werden. Kontakt: Dipl.-Ing. (BA) Marcel Hofmann Dipl.-Ing. Heike Herfert Tel.: 0371 5274-205 Tel.: 0371 5274-241 E-Mail: [email protected] E-Mail: [email protected]
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