Konstruieren mit technischer Keramik

Keramiken werden üblicherweise nicht als klassische Konstruktionswerkstoffe betrachtet. Ingenieure sind von ihrer Ausbildung her gewohnt, mit Metallen zu konstruieren, und Keramiken gelten als schwierig verarbeitbar, unsicher auslegbar und teuer, entsprechend sind die Kenntnisse über die Eigenschaften und das Potential dieser Werkstoffklasse meist gering. Komplexe Strukturen aus Metallen oder Polymeren gelten als technisch leichter realisierbar. Keramiken werden nur dann in Erwägung gezogen, wenn alle anderen Werkstoffe nicht mehr infrage kommen. Dieses negative Image der keramischen Werkstoffe aus Sicht eines Konstrukteurs hängt ursächlich mit dem ausgeprägten Sprödbruchcharakter der Keramiken zusammen. Aufgrund der hohen atomaren Bindungskräfte dieser anorganisch-nichtmetallischen Werkstoffe ist im Belastungsfall ein Abbau von lokalen Spannungsspitzen im Material durch plastische Verformung nicht möglich. Vielmehr verhält sich ein keramischer Werkstoff linear-elastisch bis zum Bruch und die einzige Möglichkeit des Spannungsabbaus besteht in der Ausbildung von Rissen. Diese breiten sich unter Belastung im Bauteil extrem schnell aus, führen zum katastrophalen Bruch und resultieren in einer entsprechend niedrigen Schadenstoleranz der Konstruktion.