Fehlerreduzierte keramische Naßformgebung durch Prozeßmodellierung und Oberflächenmodifizierung

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Ziel des Verbundvorhabens ist die Aufklärung oberflächen- und prozeßinduzierter Fehlerbildungsmechanismen bei der Formgebung hochfeiner keramischer Pulver. Durch Kontrolle der Wechselwirkung zwischen den in einer Lösung suspendierten Pulverteilchen in den verschiedenen Stadien der Bildung der Packungsstruktur (innere Formgebung) sollen Gefügefehler schon beim Formgebungsprozeß eliminiert bzw. reduziert werden, um die Festigkeit zu steigern, die Eigenschaftsschwankungen zu verringern und die Ausschußquoten bei der Fertigung keramischer Produkte zu senken. Durch eine homogene Teilchenpackungstruktur wird darüber hinaus die Maßhaltigkeit erhöht und dadurch der Nachbearbeitungsaufwand reduziert. Voraussetzung für eine Fehlerreduzierung im Grünkörper ist das Verständnis der bei der Phasentrennung Pulver/Suspensiosmedium ablaufenden Fehlerbildungsprozesse. Ausgehend von an der Universität Erlangen erarbeiteten Modellierungs- und Simulationsverfahren zur Beschreibung der Teilchenpackungsdynamik sollen von der Universität Bayreuth spezielle Tenside und organometallische Beschichtungen zur gezielten Modifizierung der Pulveroberflächeneigenschaften eingesetzt und mit diesen Pulvern Sinterkörper hergestellt werden. Die Charakterisierung sowohl der physikochemischen Oberflächenzustände der modifizierten Pulver sowie ihres Sinterverhaltens erfolgt am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung in Würzburg. Durch die Aufteilung der wesentlichen Arbeitspakete werden die spezifischen Erfahrungen und Kenntnisse der drei beteiligten Institute optimal zusammengeführt, wobei präparative und charakterisierende Untersuchungen durch theoretische Modellierung ergänzt werden. Wegen ihrer großen technischen Bedeutung sowie spezifischen Eignung aufgrund unterschiedlich strukturell aufgebauter Oberflächen sollen die theoretischen und experimentellen Untersuchungen beispielhaft an den beiden Nichtoxidmaterialien SiC und AlN sowie dem Oxidmaterial BaTiO3 erfolgen, sowie als Formgebungsverfahren Pressen, Druckschlickerguß sowie Foliengießen im Vordergrund stehen.