Keramische Leichtbaumodule mit hoher geometrischer Variablilität

Keramische Werkstoffe bieten neben exzellentem Hochtemperaturverhalten, Korrosions- und Verschleißbeständigkeit auch ein großes Potenzial als Leichtbauwerkstoff. Entscheidende Voraussetzung dafür sind ein hoher E-Modul und eine geringe thermische Ausdehnung. Als problematisch erweisen sich dagegen die Fertigungskosten, die mit zunehmender Bauteilgröße den oftmals erwünschten Einsatz von Strukturkeramiken im Maschinen-und Anlagenbau ökonomisch begrenzen. Der neuartige Werkstoffansatz, der biogenen Keramik ermöglicht groß dimensionierte hochsteife Leichtbausysteme ohne eine aufwändige und erhebliche Werkzeugkosten verursachende pulvertechnologische Formgebung. Grundlage ist eine Konvertierung von Pflanzenfaserstrukturen in Carbon-Template, deren endformtreue Bearbeitung und anschließende Reaktionsinfiltrierung vorzugsweise mit Silicium. Besondere Vorteile bieten Halbzeuge auf der Basis kommerzieller hochdichter (HDF) und mitteldichter (MDF) Holzfaserplatten. Sie vereinen kostengünstige Formgebungsverfahren der Holztechnologie mit der hohen geometrischen Variabilität form- und stoffschlüssiger Fügeverfahren im Holz- und Carbon-Zustand. Die ausgezeichnete Bearbeitbarkeit im Carbon-Zustand und eine geometrieinvariante Silicierung minimieren die oft erheblichen Finish-Kosten großer keramischer Systemelemente. In der Entwicklung befindliche Anwendungsbeispiele als Leichtbaumodule und Wärmetauscher werden vorgestellt.