Generativ hergestellte keramische Bauteile mit dreidimensional funktional-gradierten Strukturen

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Im Rahmen des Schwerpunktprogramm „FIRE“ werden Grundlagen für Werkstoffe, Verfahren und Simulationen zur Erforschung einer neuen Klasse feuerfester Werkstoffe, bei der Kohlenstoff als Bestandteil teilweise oder sogar gänzlich ersetzt wird, untersucht. Um auch inhomogenen Belastungen im Einsatz standhalten zu können, sollen neuartige Bauteile lokal mittels Modifikation der Zusammensetzung an den Einsatzfall angepasst werden. Dieses Konzept des Mikro-Gefügedesigns wurde im ersten Projektteil erfolgreich über ein modifiziertes 3D-Drucksystem umgesetzt und soll nun im zweiten Projektabschnitt weiter erforscht und ausgebaut werden, um das volle Potential der neuen Verfahrenstechnik bewerten und ausschöpfen zu können. Hierbei gliedert sich die Arbeit in zwei grundlegende Aspekte: Zum einen den Ausbau des Verfahrens von bisher zwei auf vier zu verarbeitende Werkstoffe und die Erforschung der damit einhergehenden Wechselwirkungen und Veränderungen sowohl im Prozess als auch in den erzeugten Bauteilen. Zum anderen erfolgt die Einbettung des Verfahrens in einen Gesamtzusammenhang, der Bauteilauslegung anhand von berechneten oder simulierten Daten, Datenverarbeitung für den Prozess und die Herstellung und Untersuchung geometrisch und kompositorisch komplexer Strukturen aus diesem Prozess. Abschließend werden Möglichkeiten zur Aufskalierung untersucht, um die Anwendbarkeit dieses generativen Verfahrens für potentielle Forscher und Anwender besser einordnen und bewerten zu können.