Koordinator
Dr.-Ing. Carolin Sitzmann
Laufzeit
01.06.2020 - 01.12.2020
Projektvolumen
5.000 €
Projektpartner
Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hof - Institut für Materialwissenschaften
Universität Bayreuth - Lehrstuhl Keramische Werkstoffe
Oxidische und nicht-oxidische Verbundkeramiken aus komplexen 3D-Flechtpreformen
Das Institut für Materialwissenschaften (Hochschule Hof, ifm) und der Lehrstuhl Keramische Werkstoffe (Universität Bayreuth, CME) entwickeln gemeinsam 3D-verstärkte Verbundkeramiken auf Basis von komplexen, geflochtenen Preformen. Konkret wird angestrebt oxidische und nicht-oxidische Demonstrator-Bauteile basierend auf 3D-verstärkte, geflochtene Preformen entwickelt. Die voraussichtlichen Geometrien und Dimensionen der Komponenten sind in Abbildung 1 exemplarisch dargestellt.
Im textilen Anteil des Vorhabens ist es das Ziel, die Umsetzbarkeit verschiedener Verzweigungsgeflechte aus steifen Carbon- und extrem steifen Aluminiumoxidfasern nachzuweisen. Während unverzweigte Strukturen, wie zum Beispiel Schlauchgeflechte, bereits Stand der Technik sind, befindet sich der Einsatz von verzweigten 3D-Geflechten in Verbundkeramiken erst am Anfang der Entwicklungen. Um die gestellten Anforderungen zu erreichen, wird die Realisierung einer homogenen Fadendichte auch in den Übergangsbereichen der Verzweigung neben der schädigungsarmen Faserverarbeitung sowie die Entwicklung des Fertigungsablaufs für den Einsatz modularer Kerne Herausforderung der Textilforschung.
Auf keramischer Seite werden bereits einfache Schlauchgeflechte sowohl aus oxidischen als auch aus nicht-oxidischen Fasern für die Herstellung von faserverstärkten Keramiken eingesetzt. Insbesondere die Infiltration der Faserbündel in den komplexen Preformen mit Schlickern bzw. präkeramischen Polymeren ist ausschlaggebend für ausreichende thermomechanische Eigenschaften der späteren keramischen Verbundwerkstoffe. Durch die Verwendung von C- sowie Al2O3-Faserpreformen werden sowohl die nicht-oxidische als auch die oxidische Anwendung mit Fasern unterschiedlicher Steifigkeit und Sprödigkeit evaluiert.
