Poröse Keramik und Filterkeramik

Gruppe

Poröse Keramiken können gezielt mit einer großen Variabilität in der Porenweite, Porengrößenverteilung und Anteilen von offener bzw. geschlossener Porosität hergestellt werden. Anwendungen von porösen Keramiken liegen im Bereich der Trenntechnik/Filtration (z. B. Entstaubung, Dieselpartikelfiltration, Flüssigfiltration), Schall- und Wärmedämmung, in der chemischen und thermischen Verfahrenstechnik (z. B. Katalysatorträger, Porenbrenner), Medizintechnik (z.B. als Knochenersatz), sowie im Leichtbau.

Das Fraunhofer IKTS entwickelt über verschiedenste Verfahren poröse Keramiken mit Porenweiten vom Nanometer- bis Millimetermaßstab. Zelluläre Keramiken, wie offenzellige Schaumkeramiken, werden nach dem Replikaverfahren hergestellt, und zeichnen sich speziell durch hohe Porenvolumina und eine offene, frei zugängliche Porosität aus. Das macht sie zu exzellenten Tiefenfiltern, wie sie zum Beispiel in der Metallschmelzenfiltration benötigt werden, oder zu Trägern von Speichermaterialien und Katalysatoren. Im ähnlichen Porositätsbereich sind direkt geschäumte Keramiken zu finden, die sich sowohl offenzellig als auch geschlossenzellig ausführen lassen und damit über variable Wärme- und Schalldämmeigenschaften verfügen. Ergänzt werden die hochporösen Keramiken durch Kornkeramiken mit deutlich kleineren Poren und einer sehr engen Porengrößenverteilung. Diese entwickelt das Fraunhofer IKTS unter anderem auch als asymmetrische Filter oder Membranfilter, wobei die Porenstruktur kontinuierlich oder stufenweise variiert werden kann.

Zelluläre Keramik mit offener Porosität (Schaumkeramik).

© Fraunhofer IKTS

Bauteile aus poröser Kornkeramik.

Zelluläre Keramik mit geschlossener Porosität (Direkt geschäumte Keramik).

Poröse Kornkeramik mit Poren im µm-Maßstab.

Gradierte Schaumkeramik.

Poröse Kornkeramik mit Poren im mm-Maßstab.

Leistungsangebot

 

  • Entwicklung von Keramikwerkstoffen mit Porenweiten von nm bis mm auf Basis von Oxid- und Nichtoxidkeramik: 
    • Schaumkeramiken mit offener Porosität und hohen Porenvolumina
    • Direkt geschäumte Keramik mit offener oder geschlossener Porosität und geringen Dichten
    • Kornkeramiken mit engen und/oder asymmetrischen Porengrößenverteilungen
  • Analyse von Eigenschaften poröser Keramik (Porengröße, -volumen und -geometrie, spezifische Oberfläche, Permeabilität etc.)
  • Anwendungsorientierte Auswahl und Weiterentwicklung von porösen Keramiken/Filterkeramiken
  • Auslegung und Verfahrensentwicklung zur Herstellung poröser Keramikkomponenten
  • Entwicklung und Herstellung von prototypischen Bauteilen und Kleinserien aus poröser Keramik

 

Technische Ausstattung

 

  • Leistungsfähige Maschinentechnik für die Entwicklung und Herstellung von Komponenten aus poröser Keramik
  • Kontinuierlich arbeitende Anlage für die Schaumbeschichtung
  • Umfangreiche Analysetechniken zur Charakterisierung poröser Keramiken
  • Prüfstände zur anwendungsbezogenen Testung poröser Keramikkomponenten

 

Beispiele und Referenzen

 

  • Materialien und Herstellungsverfahren für Dieselpartikelfilter
  • Katalysatorträger und Katalysatoren für die chemische und Umweltverfahrenstechnik
  • Katalysatorsysteme für die Photokatalyse
  • Membranen und Mehrschichtsysteme für Mikrofiltration und Heißgasentstaubung
  • Komponenten und Verfahrensentwicklung für offenzellige Schäume (Keramik/Metall) in der Anwendung als Filter, Brenner, Reformer, Solarreceiver
  • Preformen für Metal-Matrix-Composites (MMC)
  • Knochenimplantate
  • Hochtemperaturdämmstoffe

Forschung aktuell

Industrienahe kontinuierliche Schaumkeramikfertigung

Thema

Poröse Keramik in Filtration und verwandten Gebieten

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Schaumkeramik / Zelluläre Keramik

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Katalysator / Adsorbentienträger, Katalysatoren

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Dieselpartikelfilter und DeNOx-Katalysatoren

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Brenner / Reformer

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Poröse Preformen für Metall-Matrix-Verbundwerkstoffe

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Knochenersatzmaterial

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Poröse Oxidkeramiken