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Hochleistungskeramiken aus WPC-Preformen - Neues Forschungsprojekt am SKZ

Die Entwicklung effizienter Wege zur Herstellung von SiSiC-Keramiken aus Wood Polymer Composites (WPC) steht im Fokus eines Forschungsprojektes, welches das SKZ seit März 2016 in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl Keramische Werkstoffe der Universität Bayreuth durchführt.

Siliciuminfiltriertes Siliciumcarbid (SiSiC) ist einer der wichtigsten Vertreter der technischen Keramiken und wird beispielsweise im Hochtemperatursektor oder Maschinenbau eingesetzt. Hinsichtlich der kontinuierlichen Ausweitung des Anwendungsspektrums ist die technische Umsetzung neuer Herstellungswege für derart bewährte keramische Werkstoffe stets von zentraler Bedeutung.

Im Rahmen einer detaillierten Machbarkeitsstudie gelang es den beiden Forschungsstellen erstmals, direktextrudierte WPC-Grünkörper erfolgreich in SiSiC zu konvertieren. Die Keramisierung erfolgte hierbei in einem dreistufigen Prozess aus Grünkörperformgebung (WPC-Herstellung), Pyrolyse und Silicierung. Hinsichtlich der Durchführbarkeit wurden bereits vielversprechende Ergebnisse erzielt. Allerdings konnten die Festigkeiten kommerzieller SiSiC-Werkstoffe bisher nicht erreicht werden.

Basierend auf diesem Vorgängerprojekt zielt das aktuelle Forschungsvorhaben auf eine Verbesserung der resultierenden Keramikeigenschaften ab. Hierzu werden diverse Faktoren, wie die WPC-Zusammensetzung und die Verarbeitungsparameter, systematisch variiert. Darüber hinaus soll ein Schrumpfungsmodell für die endkonturnahe Fertigung erstellt werden. Zusätzlich werden die Erkenntnisse aus der Extrusion auf ein WPC-Werkstoffsystem für Spritzgussbauteile übertragen. Die Optimierung dieses innovativen Verfahrenswegs, der insbesondere durch eine kostengünstige Herstellung und eine große Formgebungsvielfalt überzeugt, ermöglicht die Entwicklung von konkurrenzfähigen SiSiC-Bauteilen.

Das IGF-Vorhaben 19064 N / 2 der Forschungsvereinigung FSKZ wird 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. Das SKZ bedankt sich für die finanzielle Unterstützung.

Profilabschnitte in verschiedenen Prozessstadien