Universität Bayreuth; Fakultät für Ingenieurwissenschaften; Lehrstuhl Keramische Werkstoffe

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Profil

Der Lehrstuhl Keramische Werkstoffe (Ceramic Materials Engineering, CME) der Fakultät für Ingenieurwissenschaften befasst sich mit der Entwicklung von neuen keramischen Werkstoffen und Bauteilen sowie Themen der Glastechnologie.

Die keramischen Werkstoffe mit verbesserten thermomechanischen, physikalischen, chemischen und tribologischen Eigenschaften werden über pulverkeramische Techniken, durch die Pyrolyse flüssiger und fester metallorganischer Verbindungen oder durch reaktive Schmelzinfiltration (z. B. Flüssigsilicierung) hergestellt. Bei den Herstellungswegen erfolgt die verfahrenstechnische Umsetzung in einer geschlossenen Kette von der Materialsynthese über den Werkstoff bis zum Bauteil. Materialentwicklung, Verfahrenstechnik, prozessbegleitende Charakterisierung, Gefüge- und Mikrostrukturuntersuchungen sowie die konstruktive Auslegung von Bauteilen erfolgt am Lehrstuhl in modernen Laboranlagen und durch ein hochmotiviertes Team.

Forschungsschwerpunkte

Die Forschungsschwerpunkte des Lehrstuhls Keramische Werkstoffe liegen auf dem Gebiet der keramischen Verbundwerkstoffe (Ceramic Matrix Composites, CMC), der metallorganischen Precursoren (Polymer Derived Ceramics, PDC) sowie der Glastechnologie.

Die Arbeiten gliedern sich in vier Arbeitsgruppen: Precursorkeramik, Pulvertechnologie, Verbundkeramik sowie dem Keylab Glastechnologie.

Bei den Herstellungstechniken wird jeweils die gesamte Herstellungs- und Entwicklungskette von der Materialsynthese bis hin zur Herstellung von Modellbauteilen bearbeitet. Die Verarbeitungstechniken werden für die Herstellung folgender Materialien eingesetzt:
  • Bruchzähe Strukturkeramiken aus C/SiC, SiC/SiC und OFC (Oxide Fiber Composite)
  • Poröse Keramiken
  • Schichten für tribologische und korrosive Anwendungen (auch: Wärmedämmschichten)
  • Verbundwerkstoffe mit Faser- und Partikelverstärkung sowie Gradientenwerkstoffe
  • SiCN-Fasern
  • Gläser

Die Entwicklungsarbeiten und Projekte umfassen sowohl grundlagen- als auch anwendungsorientierte Forschung.

Ausstattung

PULVERTECHNOLOGIE
  • Calcinieröfen (Fa. Nabertherm, Tmax = 1350 °C, oxidische Atmosphäre)
  • Einrichtung für druckunterstütztes Schlickergießen (Mittel- und Hochdruck bis 40 bar)
  • Foliengießtisch FGT 250 (Fa. Sama Maschinenbau GmbH)
  • Gasdrucksinteranlage (KCE, 2200 °C, 100 bar N2/Ar)
  • Gefriertrocknungsanlage ("ALPHA 1-4 LSC", Fa. Martin Christ)
  • Heißpresse (KCE, 2400 °C, uniaxial 150 kN)
  • Planeten- und Rührwerkskugelmühle
  • Scheibenschwingmühle ("Pulverisette 9", Fa. Fritsch)
  • Sinteröfen ("Ceram Aix", Fa. Nabertherm, oxidierende Atmosphäre, Tmax=1750 °C)
  • Ultraschall-Desintegrator
  • Uniaxiale Werkstattpresse (ENERPAC, F = 500 kN)
  • Wirbelschichtreaktor ("Minibatch", Fa. Heinen)
  • Prepregvorrichtung
PRECURSORKERAMIK
  • Handschuhboxen (Braun)
  • Entwicklungslabor für heteroelementanorganische Precursoren incl. Hochvakuumlinie
  • Schutzgas-Rohröfen für kontrollierte Atmosphäre einschließlich Steuerung
  • Technikumsanlage zur Synthese der oben genannten Precursoren in für die mechanische und thermomechanische Charakterisierung erforderlichen Mengen
  • Faserspinnanlage
VERBUNDKERAMIK
  • Kontinuierliche Anlage zur nasschemischen Beschichtung von Fasern
  • Faserverbundlabor mit Warmpresse
  • Graphitierofen (FCT, Durchmesser: 250 mm, Höhe: 300 mm, max. 2400 °C)
  • Heraeus Rohrofen (Nenntemperatur: 1100 °C, ca. 9 kW, 380 V, 24 A, 50/60 Hz, beheizte Länge: 1 m, Al2O3 Keramikrohr (Außendurchmesser: 90 mm, Innendurchmesser ca. 75 mm), Betrieb unter Schutzgas (Stickstoff, Argon), Heizrate: 5 K/min
  • Pyrolyseofen (FCT, Durchmesser: 400 mm, Höhe: 600 mm, 1000 °C)
  • Silicierofen (FCT, Durchmesser: 400 mm, Höhe: 500 mm)
CHARAKTERISIERUNG
  • Lichtmikroskope
  • Rasterelektronenmikroskop inkl. EDX
  • Röntgendiffraktometer (Bruker D8 Advance mit Hochtemperaturkammer bis 1200 °C)
  • Dilatometer (Netzsch, 402E/7, max. 1500 °C)
  • FT-IR-Gerät (Bruker Vector 22)
  • Keramographische Präparationsgeräte (Struers, Handgeräte und Halbautomaten)
  • Mobilitätsmessgerät (Zetapotenzial; Field ESA, Fa. Partikel-Analytik Messgeräte GmbH)
  • Partikelgrößenmessgerät (Cilas HR 850; 0,1- 600 µm)
  • Rheometer (Physica MC 100)
  • TG und DSC/DTA (Linseis L81 A 1550)
  • Universal Zug- und Druckprüfmaschine (Hegewald & Peschke, Inspekt table blue 5 kN)
  • Tribometer (Wazau, Reibkoeffizient-Bestimmung, Stift-Scheibe, 100 Hz, 1000 N Anpressdruck)
  • Bremsenprüfstand (in Kooperation mit dem Lehrstuhl Konstruktionslehre und CAD)

Kontaktdaten der Forschungseinrichtung

Universität Bayreuth; Fakultät für Ingenieurwissenschaften; Lehrstuhl Keramische Werkstoffe
Prof.-Rüdiger-Bormann-Str. 1
95447 Bayreuth
Telefon: 0921/55-6501
E-Mail: cme@uni-bayreuth.de
Website

Ansprechpartner der Forschungseinrichtung

Lehrstuhlinhaber
Prof. Dr.-Ing. Stefan Schafföner
Telefon: 0921 / 55 - 6500
Sekretariat
I-Li Chen-Barten
Telefon: 0921 / 55 - 6501
Birgit Larch
Telefon: 0921 / 55 – 6502