Ceramitec 2024

Messe / 09. April 2024 - 12. April 2024

Die ceramitec ist der zentrale Treffpunkt der Keramikindustrie – vom Hersteller bis zur Wissenschaft. Vier Tage lang stellen auf der Keramikmesse über 600 Aussteller aus aller Welt ihr komplettes Angebot vor: Anlagen, Verfahren und Rohstoffe. Das Fraunhofer IKTS präsentiert sich als kompetenter Partner entlang der gesamten keramischen Wertschöpfungskette für individualisierte, funktionalisierte Komponenten und neue keramische Werkstoffe. Ergänzt wird das Angebot um diagnostisches Know-how, das hilft, Qualität zu sichern und Prozesse in der Industrie hinsichtlich ihrer Energieeffizienz zu optimieren.

Gemeinschaftsstand CERAMIC APPLICATIONS Halle A6, Stand 323A

Highlights

Neue Werkstoffe: Transparente Keramik und Zirkoncarbid

Funktionalisierung additiv gefertigter Komponenten

Material- und Prozessanalyse

Sonderschau CERAMIC APPLICATIONS Halle A6, Stand 323B

BioRiff: Schutz der aquatischen Biodiversität durch 3D-gedruckte Riffstrukturen aus natürlichen mineralischen Rohstoffen

Sonderschau Smart Materials and Energy Hub, Halle A6, Stand 125

Keramik für energieeffiziente elektrische Anwendungen: Heizer, Zünder und Temperatursensoren für hochrobuste Komponenten

Veranstaltungsdetails

Veranstaltungsort

München

Datum

09. April 2024 - 12. April 2024

Transparente Keramik

Optische Technologien sind Innovations- und Wachstumstreiber. Seit Jahren ist das Fraunhofer IKTS weltweit führend in der Herstellung von Transparentkeramiken mit besonders feinkristallinem Gefüge und äußerst guten mechanischen Eigenschaften. Damit haben sie im Vergleich zu Gläsern besonders in harschen Umgebungen (z. B. Temperaturlasten und -gradienten) wesentliche Einsatzvorteile.

Am Fraunhofer IKTS wird die Forschung und Entwicklung hochreiner Transparentkeramik für optische Systeme, Medizintechnik und ballistischen Schutz stetig weiter ausgebaut. Auf Basis von PERLUCOR^® wird derzeit eine Geräteinfrastruktur integriert, wodurch die komplette Wertschöpfungskette für transparente Bauteile und Komponenten abgedeckt werden kann. Das neue Forschungs- und Entwicklungszentrum wird dazu beitragen, mit ausgereiften Technologien die bisherigen Einsatzszenarien von Transparentkeramiken deutlich zu erweitern:

Optik und Sensorik: Chemisch und mechanisch stabile Optiken für Sensorsysteme (Fahrassistenz- und Transportsysteme, Lidar-Sensoren für autonomes Fahren), aktive Lichtbeugung und -führung, Laserkopf-Schutzsysteme, unbemannte Luftfahrsysteme (UAV)
Zivile Sicherheit: Chemisch und mechanische Schutzabdeckungen für optische Systeme unter harschen Bedingungen (Wüstenregionen, Subsea-Sensorik, strahlungsbeständige Lidar-Sensoren an Satelliten, Nachtsichtgeräte, Gewinnung von Sonnenenergie), ballistische Schutzfenster und Optiken für Fahrzeuge, großformatige Scannerscheiben
Medizintechnik und Biotechnologie: Biokompatible und biostabile Optiken für Endoskope in der Human- und Veterinärdiagnostik
Consumer Industries, IoT-Komponenten: Kratzfeste Displays und interaktive Schaltflächen für Fahrzeuge und mobile Endgeräte

Vortrag

11.4.24, 10:30 Uhr: New Materials and Applications: Transparent Ceramic Materials – Challenges and Opportunities (Dr. M. Drüe)

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Dr.-Ing. Sabine Begand

Abteilungsleiterin: Oxidkeramik

Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Michael-Faraday-Str. 1
07629 Hermsdorf

Telefon +49 36601 9301-1972

Fax +49 36601 9301-3921

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Zirkoncarbid als Alternative zu Wolfram und Molybdän

Für Hochtemperaturprozesse in der Halbleiterindustrie, Mikro- und Nanoelektronik, Photovoltaik, Optik oder Werkstoffproduktion werden immer höhere Ansprüche an die Reinheit von Prozessatmosphären sowie die korrosive, thermische und chemische Stabilität gestellt. Derzeit werden für diese Anwendungen hauptsächlich Wolfram und Molybdän eingesetzt. Aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit und der hohen Preise dieser Refraktärmetalle sind alternative Werkstoffe wie Zirkon-carbid (ZrC) für innovative Lösungen im Anlagen-bau attraktiv.

Zirkoncarbid gehört zu den metallähnlichen Keramiken. Wie nur bei sehr wenigen Werkstoffen ist der Dampfdruck selbst bei hohen Temperaturen von über 2000 °C extrem niedrig. Der hohe Schmelzpunkt (Ts > 3500 °C) ermöglicht den Ein-satz bis zu höchsten Temperaturen. Unter nichtoxidierenden Atmosphären zeigt Zirkoncarbid eine herausragende Korrosionsstabilität. Daher eignet es sich bestens für Hochtemperaturanwendungen und ist in seinen Eigenschaften bisher eingesetzten Refraktärmetallen mindestens gleichwertig.

Neben seinen herausragenden Werkstoffeigenschaften ist Zirkoncarbid zudem leichter, kostengünstiger und enthält keine kritischen Rohstoffe. Dennoch wird es bisher noch nicht genutzt, da die Herstellung von großformatigen und dichten ZrC-Werkstoffen bisher technisch nicht möglich war. Mit einer zuverlässigen und kostengünstigen Herstellungstechnologie wäre dieser Werkstoff allerdings eine attraktive Alternative zu vielen Refraktärmetallen. Vor diesem Hintergrund wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem dichte ZrC-Werkstoffe in unterschiedlichen Geometrien über eine drucklose Sinterung kostengünstig produziert werden können.

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Dr.-Ing. Hans-Peter Martin

Gruppenleiter: Elektrisch funktionelle Strukturkeramik

Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Winterbergstr. 28
01277 Dresden

Telefon +49 351 2553-7744

Fax +49 351 2554-198

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Funktionalisierung additiv gefertigter Keramikkomponenten über Dickschichttechnologien

Harsche Umgebungsbedingungen mit hohen thermischen, chemischen und/oder mechanischen Belastungen sind eine besondere Herausforderung in nahezu allen Bereichen der Industrie. Hierbei kommen beispielswiese hochintegrierte sensorische Systeme mit metallischen oder polymeren Komponenten an ihre Grenzen und erschweren eine echtzeitbasierte Datenerfassung.

Funktionalisierte 3D-Keramikkomponenten dagegen erfüllen die Anforderungen hinsichtlich Robustheit, Miniaturisierung und Zuverlässigkeit. Durch die gezielte Werkstoffauswahl und Kombination aus additiver Fertigung und Dickschichttechnologie vereinen sie die Vorzüge wie chemische und thermische Beständigkeit, hohe Härte, geringe Dichte oder bestimmte biologische Eigenschaften mit komplexen Geometrien wie unterschiedlichen Wandstärken oder verdeckten Heiz- und Kühlkanälen.

Panel

11.4.24, 14:30 Uhr: CIM plus AM – A Perfect Couple (Dr. T. Moritz, Dr. A. Müller-Köhn)

Sonderschau Smart Materials and Energy Hub – Täglicher Talk

9.4.24, 14:40 Uhr
10.4.24, 14:30 Uhr
11.4.24, 11:30 Uhr
12.4.24, 11:30 Uhr

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Dr.-Ing. Uwe Scheithauer

Gruppenleiter: Additive und Hybride Fertigung

Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Winterbergstr. 28
01277 Dresden

Telefon +49 351 2553-7671

Fax +49 351 2554-216

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Material- und Prozessanalyse

Fraunhofer IKTS bietet Anwendern und Herstellern von Rohstoffen, Werkstoffen und Bauteilen ein umfassendes Portfolio an Test-, Charakterisierungs- und Analysemethoden für Materialeigenschaften und Produktionsprozesse. Im Mittelpunkt stehen dabei keramische Werkstoffe, Bauteile und Verfahren für technische Anwendungen einschließlich Leichtbau.

Das Fraunhofer IKTS versteht sich als zentraler Anlaufpunkt für alle Fragen der chemischen, thermischen, mikrostrukturellen, mechanischen, tribologischen, elektrischen und elektrochemischen Analyse, Bewertung und Optimierung von Werkstoffen und Bauteilen sowie den damit verbundenen Fertigungsverfahren.

Neben allen notwendigen Standardanalysemethoden stehen speziell für die Ermittlung des Hochtemperaturverhaltens weltweit einzigartige Untersuchungsmöglichkeiten zur Verfügung. Auf Grundlage einer umfangreichen Prozess-, Werkstoff- und Analysekompetenz unterstützt und berät das Fraunhofer IKTS bei der Entwicklung neuer Werkstoffe und Produkte, bei der Klärung komplexer Versagensmechanismen und beim Erreichen gesetzlicher und qualitativer Standards. Mit akkreditierten Laboren für die Kennwertermittlung an Pulvern, Suspensionen, thermophysikalischen und elektrischen/dielektrischen Eigenschaften von Werkstoffen, elektrischen Komponenten und Teilsystemen ist das Haus in der Lage, vielfältige Aufgaben der Qualitätssicherung und Zertifizierung von Produkten und Prozessen bis hin zur Prototypenprüfung im Kundenauftrag zu übernehmen.

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Dr.-Ing. Björn Matthey

Leiter Geschäftsfeld Material- und Prozessanalyse

Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Winterbergstr. 28
01277 Dresden

Telefon +49 351 2553-7973

Fax +49 351 2554-280

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BioRiff: Schutz der aquatischen Biodiversität durch 3D-gedruckte Riffstrukturen aus natürlichen mineralischen Rohstoffen

Die Gesundheit der Meere als wichtiger Bestandteil des globalen Ökosystems ist von großer gesellschaftlicher Relevanz (UN-Nachhaltigkeitsziel SDG14 Leben unter Wasser). Für den Erhalt des aquatischen Ökosystems vereinen sich in BioRiff Akteure aus Wirtschaft, Wissenschaft und Behörde mit dem Ziel, ökosystemkompatible Riffe zu entwickeln und in der Praxis anzuwenden. Mithilfe innovativer Verfahren soll geschädigten Ökosystemen in Häfen und an der Küste zu neuem Leben verholfen und damit ein Beitrag zum natürlichen Klimaschutz geleistet werden.

Das Fraunhofer IKTS entwickelt dabei keramische Additive Fertigungsverfahren weiter, um bioaktive Oberflächen aus natürlichen Materialien zu drucken. Die komplex geformten Bauteile werden am Institut in Bezug auf Zusammensetzung und Oberflächenstruktur modifiziert. Dies fördert eine schnelle Systemintegration, ermöglicht die Ansiedlung heimischer Fische und reduziert nicht zuletzt Genehmigungshürden für das Ausbringen künstlicher Riffe. Verarbeitet werden umwelteigene mineralische Stoffe, die aus der Gegend, in der die Riffstruktur eingebracht werden soll, stammen. Insbesondere in fragilen Ökosystemen ist die Verwendung natürlicher Stoffe für die erfolgreiche Besiedlung künstlicher Riffstrukturen von großem Nutzen und sichert den Fortbestand der vorhandenen Organismen.

Getestet werden die Strukturen unter realen Bedingungen in der Ostsee sowie im Stadthafen von Elmshorn. Das Fraunhofer IKTS beteiligt sich an der Forschungsgruppe Smart Ocean Technologies mit Sitz in Rostock und verfügt dort über unikale Möglichkeiten, Strukturen im größten künstlichen Ostsee-Riff, dem Riff Nienhagen, auf einer Fläche von ca. 50 000 m² mit einem Monopile auszulagern. Sowohl auf dem Grund stehende, aber auch in verschiedenen Wassertiefen angebrachte Strukturen können getestet werden.

Partner: Holcim GmbH, Stadt Elmshorn

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Pulver- und Suspensionscharakterisierung

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Dr. rer. nat. Annegret Potthoff

Abteilungsleiterin: Sintern und Charakterisierung

Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Winterbergstr. 28
01277 Dresden

Telefon +49 351 2553-7761

Fax +49 351 2554-147

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Dr.-Ing. Sabine Begand

Zirkoncarbid als Alternative zu Wolfram und Molybdän

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Dr.-Ing. Hans-Peter Martin

Funktionalisierung additiv gefertigter Keramikkomponenten über Dickschichttechnologien

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Dr.-Ing. Uwe Scheithauer

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Dr.-Ing. Björn Matthey

BioRiff: Schutz der aquatischen Biodiversität durch 3D-gedruckte Riffstrukturen aus natürlichen mineralischen Rohstoffen

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Dr. rer. nat. Annegret Potthoff

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Fanny Pohontsch