Vom Holz zur Hochleistungskeramik

Ein Forschungsprojekt des Lehrstuhls Keramische Werkstoffe der Universität Bayreuth in Kooperation mit dem Kunststoffzentrum SKZ untersucht die Umwandlung von additiv gefertigten Grünkörpern zu hochwertigen Keramiken.

In einem jüngst gestarteten Forschungsprojekt wird eine neuartige Prozessroute untersucht, Keramiken kosteneffizienter, nachhaltiger und mit höherer Geometriefreiheit herzustellen. Die Besonderheit im gewählten Ansatz liegt darin, dass ein thermoplastisch verarbeitbares Material zur Grünkörperfertigung genutzt wird. Als Grünkörper bezeichnet man in der Keramik einen ungebrannten Rohling, der sich noch leicht bearbeiten lässt. Jalena Best, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl Keramische Werkstoffe an der Universität Bayreuth, erklärt: "Zuerst wird der Grünkörper aus Wood-Polymer-Composite-Granulat gefertigt. Dieser wird bei Temperaturen über 1000 °C in Stickstoff pyrolysiert, sodass ein Körper aus reinem Kohlenstoff entsteht. Dabei ist es für das Endprodukt wichtig, dass der Kohlenstoffkörper möglichst formstabil und blasenfrei ist. Abschließend wird der Kohlenstoffkörper mit flüssigem Silizium infiltriert. Bei diesem Prozessschritt reagiert das Silizium mit dem Kohlenstoff zu Siliziumkarbid, wodurch sich eine SiSiC-Keramik ausbildet."

Im Rahmen zweier Forschungsprojekte konnte bereits die Machbarkeit dieser Prozessroute demonstriert werden. Im jetzt gestarteten Projekt sollen die Anwendungsmöglichkeiten erweitert werden. "Das Forschungsvorhaben leistet einen Beitrag zur Erreichung gesellschaftlicher Ziele, indem auf Grund dieser innovativen Herstellungsroute Ressourcen und Energie eingespart werden", hebt Prof. Dr.-Ing. Stefan Schafföner, Inhaber des Lehrstuhls Keramische Werkstoffe, hervor. "Zudem ist die Kombination aus additiver Fertigung, Holz-basiertem Thermoplastcompound und dem Ziel, eine biogene SiSiC-Keramik konturnah herzustellen, neuartig und wirtschaftlich attraktiv", fügt Professor Schafföner hinzu.