Im Ergebnis des Forschungsvorhabens am STFI Chemnitz und dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme in Dresden wurden neuartige Metallfaser-Keramik-Verbundwerkstoffe und -bauteile entwickelt. Sie verfügen über verbesserte mechanische Eigenschaften und zugleich über besondere Funktionalitäten. Die Grundlage dafür wurde durch die Kombination von zum Teil gegensätzlicher Eigenschaften der metallischen und keramischen Verbundpartner gelegt. Deshalb lag der Fokus des Projekts in der Entwicklung von Technologien zur Herstellung von textilen Metallfaser- bzw. Metallfilament-Halbzeugen und in der Erzeugung einer chemischen Anbindung zwischen metallbasierter textiler Verstärkungsstruktur und keramischer Matrix.
Im Rahmen der Arbeiten wurden verschiedene keramische Herstellungstechnologien unter Verwendung ausgewählter keramischer Ausgangsmaterialien untersucht und mit textilen Halbzeugen kombiniert, deren Herstellung und textile sowie metallische Ausgangsmaterialien ebenfalls Gegenstand der Untersuchungen waren. So konnten Keramik-Faserstoffkombinationen gefunden werden, bei denen das textile Halbzeug nicht nur formschlüssig, sondern auch durch chemische Anbindung im Grenzbereich Keramik/Faser zur Erhöhung der Bauteilfestigkeit beiträgt. Der gefundene Lösungsweg wurde durch ein gemeinsam eingereichtes Patent veröffentlicht.
Desweiteren wurden mittels textiler Halbzeuge zusätzliche Funktionen in die keramische Matrix eingebracht. Im Vorhaben wurden zwei Funktionsmuster exemplarisch gefertigt, um das Eigenschaftsspektrum der Metallfaser-Keramik-Verbunde in unterschiedlichen Branchen zu demonstrieren. Beispielhaft konnte durch ein Funktionsmuster die Machbarkeit einer beheizbaren keramischen Klinge demonstriert werden. Unter Abbildung der Klingenform und des Drahtverlaufes sowie gleichzeitiger Ummantelung des Heizdrahtes mit einem textilen Abstandshalter während seines Herstellungsprozesses wurde ein textiles Halbzeug entwickelt, das in der keramischen Matrix rissfrei gesintert werden konnte und als beheizbare keramische Klinge Anwendung finden kann. Die Ergebnisse der Forschungsarbeiten zeigten zugleich neue Fragestellungen und Lösungsansätze für weitere Anwendungsgebiete auf. Deshalb wurde ein weiteres branchenübergreifendes IGF-Forschungsprojekt initiiert, in dem sich das Konsortium bestehend aus STFI e.V., Fraunhofer IKTS und dem IESM an der TU Bergakademie Freiberg mit dem Einbringen von komplexen Kanalstrukturen in Mikrofluidiksysteme und deren Funktionalisierung befasst und auf den Forschungsergebnissen des vorliegenden Projektes aufbaut. Kontakt: Heike Herfert heike.herfert@stfi.de 0371 5274-241