Keramikfaser
Keramische Werkstoffe zeichnen sich durch ihre Hochtemperaturbeständigkeit, ihre Festigkeit und Härte bei niedriger Dichte aus. Gleichzeitig zeigen sie gutes Verschleiß-, Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit auf. Problematisch bei monolithischen Keramiken ist das Sprödbruchverhalten, sodass das Bauteil im Schadensfall katastrophal versagt.
Verbundkeramiken, hergestellt aus keramischen Fasern und keramischer Matrix, weisen eine deutlich höhere Bruchzähigkeit und Schadenstoleranz auf. Dadurch sind Bauteile mit einer Temperaturbeständigkeit über 1100 °C bei niedrigen Dichte (1,6 - 3 g/cm³) möglich.
In der Fachliteratur findet man dazu die Begriffe faserverstärkte Keramik, Verbundkeramik oder auch Faserkeramik.
Im wesentlichen kommen 2 Gruppen von faserverstärkter Keramik zum Einsatz:
- die oxidischen Fasern wie Aluminiumoxid (AI2O3) oder Siliciumoxid (SiO2), sowie die sogenannten
- Siliciumcarbid-Fasem (SiC).
Die wichtigsten industriell verfügbaren Keramiken sind C/C, C/Sic, SiC/SiC, und AI2O3/AI2O3. Werkstoffdaten finden Sie bei Herstellern wie 3M, Cerafib, oder Hicalon.
Zwischen der Herstellung der Faser und der Herstellung von Bauteilen aus faserverstärkter Keramik steht der textile Prozess, um aus den Einzelfasern die notwendigen textile Halbzeuge herzustellen, die für die Bauteilherstellung notwendig sind. Weil die Fasern aber zum Teil sehr empfindlich sind, lassen sie sich nur schwer textil weiterverarbeiten.
Die Firma 2C Composites hat ein Flechtverfahren entwickelt, das sehr faserschonend arbeitet und dadurch zur Herstellung sehr komplexer Bauteilpreforms eingesetzt werden kann. Damit lassen sich ähnliche Bauteilgeometrien erzeugen, wie sie im Faserverbundbereich mittlerweile etabliert sind.
In Kombination mit einem lnfiltrationsverfahren, wie es an der Universität Bayreuth entwickelt wurde, sind Bauteile hoher Komplexität herstellbar.