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Biomimetisch geprägte Hochleistungskeramiken für den Anlagenbau (BioCerAb)

Abschlussbericht zum BMBF-Forschungsvorhaben
 
: Weiß, R.; Lauer, A.; Siegel, S.; Petasch, U.; Kunze, S.; Adler, W.; Otto, S.; Bender, W.; Zarges, G.

:
Volltext (PDF; )

Heuchelheim: Schunk Kohlenstofftechnik, 2012, 286 S.
Deutsch
Bericht, Elektronische Publikation
Fraunhofer IKTS ()
Keramik; biomimetischer Werkstoff; Hochleistungskeramik; Anlagenbau; Halbzeug; Holzfaserplatte; Pyrolyse; kohlenstoffhaltiges Material; siliciuminfiltriertes Siliciumcarbid

Abstract
Gesamtziel des Verbundvorhabens "Biomimetisch geprägte Hochleistungskeramiken für den Anlagenbau" (BioCerAb) wares, nachzuweisen, dass biomimetisch geprägte Hochleistungskeramiken für den Anlagenbau herstellbar und einsetzbar sind. Es konnte gezeigt werden, dass bionisch geprägte Halbzeuge zur Fertigung keramischer Bauteile neue Perspektiven in der keramischen Produktionstechnologie eröffnen. Als bionisch geprägte Halbzeuge konnten dabei kostengünstige Holzfaserplatten eingesetzt werden, die durch Pyrolyseprozesse in Kohlenstoffe konvertiert wurden und anschließend über eine Reaktionssilizierung in keramische SiSiC-Bauteile umgewandelt wurden. Ein wesentliches Ziel des Gesamtvorhabens war dabei, die gesamte Prozesskette im Rahmen des Verbundvorhabens abzubilden und zu einem kostengünstig en, schlanken Fertigungsverfahren zu gelangen, mit welchem sich neuartige Produktentwicklungen für keramische Bauteile wirtschaftlich realisieren lassen. Dabei ging es besonders darum, großformatige und auch formkomplexe keramische Bauteile für technische Anwendungen herstellen zu können. Die biogenen Ausgangsmaterialien sollten dazu führen, dass die hierarchisch organisierte biologische Struktur möglichst im Rahmen der Reaktionssilizierung zur Einstellung gezielter Mikrostrukturen der SiSiC-Keramik genutzt werden kann. Um den Nachweis der Herstellbarkeit biomimetisch geprägter Hochleistungskeramiken für den Anlagenbau zu führen, wurden zwei Demonstratorbauteile ausgewählt Bei dem Demonstratorteil 1 handelte es sich um einen komplexen, keramischen Wärmetauscher, während das Demonstratortei l 2 ein großdimensionierter keramischer Verschleißschutz im Pumpenbau war. Beide Systeme wurden deshalb ausgewählt, da sie typische Beispiele eines vorteilhaften Einsatzes keramischer Werkstoffe im Anlagenbau darstellen und bisher über herkömmliche Techniken aus wirtschaftlichen und Fertigungsgründen nicht verfügbar sind. Die beiden geplanten Demonstratoren sollen die Kenntnis über die breite stoffliche Variabilität und die technische Ersetzbarkeit biogener Keramikwerkstoffe und daraus hergestellter großformatiger Erzeugnisse besonders für die Bereich Maschinen- und Anlagenbau, sowie Energietechnik zeigen und zur Einführung neuer Fertigungstechnologien für diese Einsatzgebiete führen.

 

It was the overall aim of the compound project "Biomimetisch geprägte Hochleistungskeramiken für den An lagenbau" (BioCerAb), to prove, that biomimetically derived high efficiency ceramics for mechanical engineering and construction are feasible and also applicable. Within the course of the project it could be shown, that bionical pre-products for the manufacturing of ceramic components opennew perspectives in the field of ceramic technologies. As bionically derived pre-products, budget-friendly wood fibre boards could be used, which were converted into carbon through pyrofysis and consequently by reaction silicon treatment into ceramic SiSiC-components. One intrinsic aim of the entire project was, to display the entire production chain and to come to reach a cost efficient, lean production process, with which these newly developed ways of producing ceramic components was economically feasib le, ft was especially about producing big sized complex ceramic components for technical applications. The biogenic base material was planned to possibly convert the hierarchically organized biological structure through capillary silicon treatment into the desired clear cut microstructure of SiSiC-ceramics. In order to give proof of the feasibility of biomimetically derived high efficient ceramics for mechanical engineering and construction, two demonstration components were chosen: demonstrator component 1 was a complex, ceramic heat-exchanger, whereas demonstrator component 2 was a big-sized, ceramic wear protection from the field of pump construction. The two systems were chosen, because they form typical examples for the favourable use of ceramic materials in mechanical engineering and construction and which were as yet not disposable by means of conservative technology because of economic reasons and restricted possibilities of production. The two components in question were designed to show the broad variety of material and the technical applicability of biogenic ceramic material und the big-sized products manufactured from them, especially in the field of mechanical engineering and construction as well as plant engineering. It also gives a first insight into the new production technologies for these fields of application.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-261231.html