Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Vom Baum zur Hochleistungskeramik

08.07.2002


Platten aus Pflanzenfasern färben sich bei der Carbonisierung schwarz.

© Fraunhofer IKTS


Verschleißbauteile aus faserverstärkter Siliciumcarbid-Keramik.

© Fraunhofer IKTS


Ein Rennwagen muss bremsen und anhalten können. Dabei werden Bremsscheiben und -beläge glühend rot. Bei moderaten Temperaturen sind Teile aus kohlefaserverstärktem Kohlenstoff schwarz. Solche für den Rennsport entwickelten Spezialbremsscheiben und andere stark belastete Teile wie Lager würden Autoindustrie und deren Zulieferer sicher auch in Familienkutschen einbauen - wenn sie erschwinglich wären. Das Potenzial dazu besitzt ein faserhaltiger Werkstoff, der leicht übertrieben als »nachwachsende Keramik« bezeichnet werden kann. Verkokte Flachs-, Hanf- oder Holzfasern bilden das Carbongerüst. Mit flüssigem Silicium getränkt, bildet sich das sehr feste, verschleiß- und temperaturbeständige Siliciumcarbid.


»Bereits in den Kohlefaserplatten steckt einiges Know-how«, weiß Dr. Stefan Siegel, Gruppenleiter am Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Sinterwerkstoffe IKTS. »Startmaterial sind Platten aus harzbeschichteten Pflanzenfasern, die uns Kollegen vom Fraunhofer-Institut für Holzforschung bereitstellen. Carbonisierung heißt der Prozess, bei dem wir den Naturfaserverbund unter Luftausschluss auf Temperaturen über 1 000 °C erhitzen.« Wichtig ist es dabei, dass der Schwindungsprozess - also eine Volumenreduktion - homogen und verzugsfrei abläuft. Am Ende bleibt Kohlenstoff zurück; die anderen Bestandteile haben sich weitgehend zersetzt und verflüchtigt.« Diese nun schwarzen Platten können beispielsweise als Konstruktionselemente oder als Dämmmaterial in Öfen verwendet werden. Die Naturfaser- oder Carbonisathalbzeuge können aber auch mit industrieüblichen Bearbeitungsverfahren wie Sägen, Bohren oder Fräsen zu Bauteilen gestaltet werden.

Doch nun zur Siliciumcarbid-Keramik. Oberhalb von etwa 1 400 °C wird Silicium flüssig und dringt in die bis zu einem Quadratmeter großen Platten oder bearbeiteten Beiteile wie in einen Schwamm ein. Binnen kurzer Zeit reagiert das Silicium mit dem Kohlenstoff und bildet so eine faserhaltige Keramik. Im Gegensatz zur Carbonisierung ändern die Teile in diesem Schritt ihre Form nicht mehr.


Die Nachbearbeitung eines harten Keramikwerkstoffes wie Siliciumcarbid ist aufwendig. Für Produzenten von mechanisch und thermisch hochbelasteten Teilen im Maschinenbau zeichnet sich mit der »Holzkeramik« eine einfacher handhabbare und kostengünstige Alternative ab, denn der Werkstoff lässt sich bereits im weichen Zustand in Form bringen.

Dr. Stefan Siegel | Mediendienst

Weitere Berichte zu: Hochleistungskeramik Kohlenstoff Silicium Siliciumcarbid

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen
27.06.2017 | Fraunhofer IFAM

nachricht Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter
23.06.2017 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wellen schlagen

Computerwissenschaftler verwenden die Theorie von Wellenpaketen, um realistische und detaillierte Simulationen von Wasserwellen in Echtzeit zu erstellen. Ihre Ergebnisse werden auf der diesjährigen SIGGRAPH Konferenz vorgestellt.

Denkt man an einen See, einen Fluss oder an das Meer, so sieht man vor sich, wie sich das Wasser kräuselt, wie Wellen gegen die Felsen schlagen, wie Bugwellen...

Im Focus: Making Waves

Computer scientists use wave packet theory to develop realistic, detailed water wave simulations in real time. Their results will be presented at this year’s SIGGRAPH conference.

Think about the last time you were at a lake, river, or the ocean. Remember the ripples of the water, the waves crashing against the rocks, the wake following...

Im Focus: Schnelles und umweltschonendes Laserstrukturieren von Werkzeugen zur Folienherstellung

Kosteneffizienz und hohe Produktivität ohne dabei die Umwelt zu belasten: Im EU-Projekt »PoLaRoll« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit dem Oberhausener Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheit- und Energietechnik UMSICHT und sechs Industriepartnern ein Modul zur direkten Laser-Mikrostrukturierung in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Ziel ist es, mit Hilfe dieses Systems eine siebartige Metallfolie als Demonstrator zu fertigen, die zum Sonnenschutz von Glasfassaden verwendet wird: Durch ihre besondere Geometrie wird die Sonneneinstrahlung reduziert, woraus sich ein verminderter Energieaufwand für Kühlung und Belüftung ergibt.

Das Fraunhofer IPT ist im Projekt »PoLaRoll« für die Prozessentwicklung der Laserstrukturierung sowie für die Mess- und Systemtechnik zuständig. Von den...

Im Focus: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Marine Pilze – hervorragende Quellen für neue marine Wirkstoffe?

28.06.2017 | Veranstaltungen

Willkommen an Bord!

28.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Maßgeschneiderte Nanopartikel gegen Krebs gesucht

29.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wolken über der Wetterküche: Die Azoren im Fokus eines internationalen Forschungsteams

29.06.2017 | Geowissenschaften

Wellen schlagen

29.06.2017 | Informationstechnologie