Systemlösungen mit "Ceramics inside" von heute und morgen

Werkstoffe und Bauteile aus Hochleistungskeramik stellen ein ausgewiesenes Kompetenzfeld der Fraunhofer-Gesellschaft dar.

Mit seinem seit vier Jahren existierenden Demonstrationszentrum „AdvanCer“ bietet die Fraunhofer-Allianz Hochleistungskeramik ihren Kunden eine umfassende und praxisgerechte Demonstration der Anwendungsmöglichkeiten von Hochleistungskeramik an.

Das Know-how zur Auslegung, Herstellung und Prüfung von Komponenten aus Hochleistungskeramik sind Kernkompetenzen des Fraunhofer-Demonstrationszentrums, welche an den Demonstrationssystemen „CT-Compact“ und „TOM-AC“ beispielhaft auf der Hannover-Messe präsentiert werden.

Für die Qualitätssicherung sowie für die Verkürzung von Entwicklungszeiten bei der Herstellung keramischer Bauteile kommt mit der Röntgen-Computertomografie eine zerstörungsfreie Prüfmethode zum Einsatz, die es gestattet, keramische Komponenten bereits im Grünzustand auf mögliche Fehler zu untersuchen und diesen rechtzeitig durch angepasste Prozessparameter entgegenzuwirken. In Kooperation mit der Fa. PROCON X-RAY hat das Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik Fürth leistungsstarke und kompakte Röntgen-Computertomografen für Bauteile kleinerer Abmessungen entwickelt.

Nach umfangreicher Testung stellt das Fraunhofer-Demonstrationszentrum „AdvanCer“ das nunmehr leistungsstarke Gerät „CT-Compact“ vor, das über einen 150 kV-Mikrofokusstrahler, einen Flat-Panel-Detector (1024 x 1024 Pixel, Pixelgröße 0,2 mm²) und eine Röntgenleistung von 75 W verfügt. So können in spritzgegossenen keramischen Grünteilen Fehler in einer Größe von bis zu 20 µm nachgewiesen werden. Auch Fließlinien und Dichteinhomogenitäten können mit dem „CT-Compact“ detektiert werden. Die vom Fraunhofer EZRT entwickelte Visualisierungssoftware ermöglicht neben Schnitten durch das Bauteil auch dessen 3D-Visualisierung, das Vermessen von Fehlern, die Auswertung von Poren und Lunkern sowie die Erstellung von STL-Daten.

Mit dem Demonstrationssystem „TOM-AC“ präsentiert „AdvanCer“ eine vom Fraunhofer ISC entwickelte thermooptische Messanlage für Wärmebehandlungen, die in spezieller Ofenatmosphäre durchgeführt werden. Solche Wärmebehandlungen sind bei allen Nichtoxidkeramiken aber auch z. B. bei Hartmetallen erforderlich. Der Bedarf an zusätzlichen Informationen zum Sinterprozess ist bei diesen Materialien besonders groß, da die Herstellqualität sehr stark von der Wärmebehandlung abhängt. Mit „TOM-AC“ können Dimensionsänderungen wie Sinterschwindung und Verzug präzise ermittelt werden. Mit einer Zusatzausrüstung ist es außerdem möglich, Verformungen unter definierten Belastungen sowie Anbackungen, Benetzungsphänomene und Gewichtsänderungen zu untersuchen. Durch eine benutzerfreundliche Software kann die thermooptische Messanlage flexibel für Proben und kleine Bauteile bis zu einer Größe von ca. 40 mm eingesetzt werden. Mit Hilfe von In-Situ-Messverfahren, wie sie am Fraunhofer ISC entwickelt werden, lassen sich alle relevanten Werkstoffeigenschaften während der Wärmebehandlung erfassen. Die Messgrößen bilden die Basis für eine Optimierung der Wärmebehandlung, die nach den spezifischen Anforderungen der Kunden durchgeführt wird.

Zu den Aufgaben von „AdvanCer“ gehören neben der Entwicklung und Präsentation von Demonstratoren aus Hochleistungskeramik auch Schulungs-, Beratungs- und Transferleistungen.

Standinfo: Halle 5, Stand E40