Messe  /  18.9.2019  -  20.9.2019

Werkstoffwoche

Unter dem Motto »Werkstoffe für die Zukunft« erleben Bearbeiter und Anwender sowie Hersteller von Maschinen und Anlagen neben aktuellen Werkstoffentwicklungen und Verfahren auch Mess- und Prüftechniken sowie Qualitäts- und Zuverlässigkeitsstrategien von Werkstoffen. Das IKTS setzt den Schwerpunkt auf neue Materialien für die Energietechnik und die Additive Fertigung.

Gemeinschaftsstand des Materialforschungsverbunds Dresden e.V.
Halle 2, Stand 11

Werkstoffe der Energietechnik – Keramische Membranen und MOFs

Die Auftrennung von Stoffgemischen ist eine technische und biologische Grundoperation. Während die Natur für die Stofftrennung Gefäßwandungen oder Zellwände nutzt, stellen Membranen in Industrie und Technik eher eine Ausnahme dar. So wird z. B. die chemische Verfahrenstechnik durch klassische, thermische Trennverfahren dominiert. Membranverfahren benötigen im Vergleich jedoch 80 % weniger Energie. Voraussetzung ist die Verfügbarkeit von Membranen, die für die gewählte Trennaufgabe selektiv und unter harschen Anwendungsbedingungen stabil sind. Wir zeigen verschiedene keramische Membranen, mit denen Biogas aufgereinigt und ins Erdgasnetz eingespeist werden kann, Bioethanol entwässert und Sauerstoff aus der Luft abgetrennt werden kann.

Metallorganische Gerüstverbindungen (Metal-Organic Frameworks, MOFs) sind eine neue Klasse poröser Materialien, die sich durch sehr hohe spezifische Oberflächen und Porenvolumina auszeichnen und dadurch unter anderem herausragende Gasspeichereigenschaften besitzen. Mittels pulvertechnologischer Formgebungs- und Granulierverfahren wie Extrusion, Trockenpressen und Gefrierschäumung ist es gelungen, die gezeigten MOF-Formkörper mit exzellenten Eigenschaften herzustellen. Diese können beispielweise in Speichersystemen für Gase, in Wärmepumpen, für Schutzanzüge und Masken oder als Katalysatorträger genutzt werden.

Vorträge:

Mi., 16:30 Uhr, Eselstall: Hochtemperatur-Energiewerkstoffe – Energieeffiziente Verfahrenstechnik durch Einsatz keramischer Membranen (Prof. Ingolf Voigt)

Do., 16:30 Uhr, Eselstall: Wärme und Werkstoffe – Pulvertechnologische Formgebungsmethoden zur Herstellung von MOF-Halbzeugen für vielfältige Anwendungen (Dr. Matthias Ahlhelm)

 

Additive Fertigung mit Cermets und faserverstärkter Keramik

Cermets, also Verbunde aus Keramik in einer metallischen Matrix, werden als Werkzeugwerkstoffe für die spanende oder formgebende Bearbeitung in der Industrie in großer Menge eingesetzt. Ihre hohe Härte bei ausreichender Bruchzähigkeit hebt sie deutlich von Metall oder Stahl ab. Konventionell werden Cermet-Werkzeuge über Pressen hergestellt. Aufgrund steigender Ansprüche an die Komplexität und Individualisierung der benötigten Werkzeuge und der damit verbundenen Formgebungstechnik müssen neue Fertigungslösungen gefunden werden. Das additive Fertigungsverfahren Binder-Jetting ist für den Aufbau komplexer Strukturen wirtschaftlich interessant. Das IKTS unterstützt Hersteller und Anwender von Hartmetallwerkzeugen bei der Auswahl entsprechender Werkstoffe sowie bei der produktspezifischen Weiterentwicklung des 3D-Drucks. Gezeigt werden Muster des Materialsystems TiCN- Mo2C-Ni für die additive Fertigung von Cermet-Werkzeugen.

Mit Hilfe des additiven Formgebungsverfahrens Fused-Filament- Fabrication (FFF) ist es möglich, neben polymeren Bauteilen nun auch faserverstärkte Keramikbauteile zu fertigen. Filamente auf Siliciumcarbid-Pulverbasis (SiC) konnten erfolgreich hergestellt und im Standarddrucker 140L der Firma HAGE Sondermaschinenbau GmbH & Co. KG verarbeitet werden. Zur Verstärkung des Materials wurden zudem SiC-Werkstoffe mit bis zu 30 Vol.-% SiC-Faseranteil realisiert und prozessiert. Durch anschließende Infiltration mit keramischen Precursoren und deren Pyrolyse wurden die Bauteile weiter verdichtet. Nach der abschließenden Sinterung erreichten die Bauteile eine relative Dichte von > 99 %. Die im derzeitigen Entwicklungsstand dargestellten Ergebnisse zur Herstellung und Verarbeitung von keramischen Filamenten eröffnen völlig neue Möglichkeiten zur Erschließung weiterer Anwendungsfelder. Besonders interessant ist dabei die simultane Verarbeitung mehrerer Materialien, um künftig Eigenschaften innerhalb eines komplexen Bauteils zu kombinieren.

Vorträge:

Fr., 14:30 Uhr, Heyn: Werkstoffe und Eigenschaften – Nichtmetalle – IV: Fused Filament Fabrication (CerAM-FFF) of SiC/SiC Ceramic Matrix Composites (CMC) (Johannes Abel)

Fr, 14:30 Uhr, Sachs Saal: Werkstoffe und Eigenschaften – Eigenschaftsoptimierung von Pulvern für das Binder-Jetting von Cermets (Christian Berger)

 

Weitere Vorträge:

Do, 11:30 Uhr, Hamburg 2: Tomographische Methoden zur Materialcharakterisierung – Multiskalige Röntgentomographie an elektrokatalytischen Systemen zur Wasserspaltung und Anwendung von KI-Algorithmen (Dr. Ehrenfried Zschech)

Do., 16:30 Uhr, Festsaal: Werkstoffverhalten bei hohen Temperaturen, Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von Schneidwerkstoffen bei höheren Einsatztemperaturen (Clemens Steinborn)

Fr., 12:00 Uhr, Festsaal: Prozedur zur Identifikation von unterschiedlichen Schadensmechanismen in Halbleitermaterialien und Chipaufbauten im Automobilbau mittels Röntgenmikroskopie (Dr Ehrenfried Zschech)