Werkstoff-Forschung für die Zukunft: Neue Fraunhofer-Projektgruppe in Bayreuth

Leichtbau spart Energie: Je weniger Gewicht bewegt wird, desto geringer ist der Energieverbrauch. Besonders in der Luft- und Raumfahrt spielt Gewicht eine entscheidende Rolle. Die leichten und extrem belastbaren faserverstärkten Keramiken werden mittlerweile auch von der Automobilindustrie als Material für hochbelastete Bauteile in Kupplungen und als Bremsscheiben in Fahrzeugen der Spitzenklasse eingesetzt. Die Hochtemperaturbeständigkeit dieser Werkstoffe erlaubt eine Fülle weiterer Anwendungen. Doch erst, wenn keramische Verbundwerkstoffe kostengünstig hergestellt werden können, wird sich ein Massenmarkt erschließen: beispielsweise bei der Fertigung hochleistungsfähiger, temperatur- und korrosionsbeständiger Motoren und Turbinen.

Die Herstellung keramischer Verbundstrukturen erfordert enormes technologisches Know-how: Die Materialeigenschaften lassen sich durch Zugabe bestimmter Fasermaterialien verändern – Schadenstoleranz, Lebensdauer, Bruchfestigkeit und Hitzebeständigkeit können auf diese Weise gezielt an die Einsatzbedingungen angepasst werden. Die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung unter der Leitung von Prof. Gerhard Sextl verfügen über langjährige Erfahrung bei der Entwicklung von temperaturbeständigen Fasern. Gemeinsam mit den Wissenschaftlern der Universität Bayreuth wollen sie jetzt die Entwicklung keramischer Verbundwerkstoffe forcieren und neue Anwendungsfelder erschließen.

Die Leitung der neuen »Fraunhofer-Projektgruppe Keramische Verbundstrukturen« übernimmt Prof. Walter Krenkel, Inhaber des Lehrstuhls für Keramische Werkstoffe der Universität Bayreuth. »Der Hochtemperatur-Leichtbau auf der Basis keramischer Verbundwerkstoffe hat ein enormes Zukunftspotenzial«, so Krenkel. »Die Kompetenzen der Würzburger und Bayreuther Wissenschaftler in unserem Team ergänzen sich hervorragend. Gemeinsam können wir alle Arbeitsschritte in industrienahem Maßstab abbilden und marktfähige und innovative Produkte entwickeln.«

»Die Universität Bayreuth, eine im Bereich Werkstoffwissenschaften renommierte Hochschule, ist ein hervorragender Partner für Fraunhofer«, urteilt Dr. Ulrich Buller, Vorstand der Fraunhofer-Gesellschaft. »Der Hochtemperatur-Leichtbau ist hier ein Forschungsschwerpunkt. Eine Kooperation liegt damit auf der Hand. Gleichzeitig demonstriert die Gründung der Projektgruppe in Bayreuth aber auch das zunehmende Engagement der Fraunhofer-Gesellschaft in Oberfranken – einer für die angewandte Forschung attraktiven Region, da sie über ausgezeichnete Bildungseinrichtungen und eine hohe Industriedichte verfügt.«

Die neue Projektgruppe des ISC ist zusätzlich in den Fraunhofer-Verbund Werkstoffe, Bauteile eingebunden, in dem die Kompetenzen von zwölf Fraunhofer-Instituten zusammenfließen. Interdisziplinäre Zusammenarbeit bietet zusätzlich der Fraunhofer-Themenverbund Hochleistungskeramik, dem sieben Fraunhofer-Institute mit unterschiedlichen Kompetenzen in keramischen Technologien, Produktionstechnik, Werkstoffmechanik, Betriebsfestigkeit und zerstörungsfreien Prüfverfahren angehören.

Unterstützt wird die Projektgruppe vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie, das für die ersten fünf Jahre eine Anschubfinanzierung von 6,4 Millionen Euro bereitstellt. Eine Investition in die Zukunft, davon sind die Technologie-Strategen überzeugt: Allein auf dem Reibbelags- und Bremsscheibenmarkt – für PKW, Schienenfahrzeugenund Förderanlagen – werden mit keramischen Verbundwerkstoffen bereits heute Millionenumsätze erzielt. Das größte Zukunftspotenzial liegt jedoch in neuen Komponenten für die Energie- und Antriebstechnik, beispielsweise für Gasturbinen und in Verbrennungsanlagen.