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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Endkonturnahe Formgebung von keramischen und metallischen Pulvern


Presstechnik: Für die Kompaktierung von Pulvern stehen eine hydraulische 150 t-Presse sowie eine kleinere kaltisostatische Presse (Drücke bis 350 MPa) zur Verfügung. Im Team bestehen zudem Kenntnisse in der endkonturnahen Bearbeitung von Presskörpern im ungesinterten Zustand (sog. Grünbearbeitung).

Pulverspritzguss: Dem Team stehen zwei Spritzgussanlagen zur Verfügung. Die große Anlage der Firma Arburg (Typ Allrounder 370U 700-100/100) besitzt zwei unabhängige Einspritzeinheiten, so dass mit der Anlage bei Einbau eines geeigneten Werkzeugs die Durchführung des Zwei-Komponenten-Spritzgusses (Two-component injection molding 2C-MIM) möglich ist. Weiterhin ist eine kleine Spritzgussanlage der Firma BOY vorhanden (Typ BOY XS), die den Spritzguss von kleinen Pulvermengen ermöglicht. Für die Voroptimierung ist zusätzlich eine beheizte, uniaxiale Pressform zum Warmkompaktieren (Warm compaction WC) von Spritzgussmassen vorhanden.

Foliengießen von Metallpulvern: In der Abteilung „Festoxid Brennstoff- und Elektrolysezellen“ sind verschiedene Foliengießanlagen vorhanden, die auch für das Foliengießen von Metallpulvern eingesetzt werden können. Im Institut wird die Methode in erster Linie zur Herstellung poröser metallischer Substrate genutzt, die als Trägerstrukturen für keramische Funktionsschichten dienen. Die Metall-Keramik-Verbunde werden z.B. als elektrochemische Energiewandler oder Gastrennmembranen eingesetzt.

Aktuelle Anwendungen: Das Team befasst sich mit der endkonturnahen Herstellung von Bauteilen aus metallischen und keramischen Pulvern über das Pressen bzw. den Pulverspritzguss. Eine Besonderheit ist die definierte Einstellung von hohen Porositäten bis 75 Vol.% durch das Einbringen temporärer Platzhalter (in der Regel Salze oder Karbonate), die vor dem Sintern rückstandslos über Lösungsprozesse oder thermische Zersetzung entfernt werden. Die Platzhaltermethode wird gegenwärtig zur Herstellung von hochporösen Formkörpern aus Titan und MAX-Phasen (z.B. Ti3SiC2, Cr2AlC) eingesetzt. Ein weiteres neues Themengebiet ist die endkonturnahe Herstellung von faserverstärkten Bauteilen für die Energietechnik.




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