Herstellung dreidimensionaler Funktionsbauteile aus Hochleistungskeramik mittels direktem Tintenstrahldruck-Verfahren

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Das Ziel des Gesamtvorhabens ist es, funktionskeramische Elemente aus den nicht-oxidischen Werkstoffen Siliziumnitrid (Si3N4) und Molybdändisilizid (MoSi2) über ein neuartiges direktes Tintenstrahldruckverfahren herzustellen. Im Rahmen eines ersten Förderabschnitts durch die DFG wurden die Möglichkeiten untersucht, dichte 3-D-Bauteile aus den Werkstoffen MoSi2 und Si3N4 mittels direktem Tintenstrahldrucken herzustellen. Hierzu wurde ein kommerzieller Tintenstrahldrucker modifiziert und mit Reinigungs- und Trocknungseinheiten ausgestattet. Werkstoffseitig wurden wässrige Suspensionen hergestellt und gegen Ausflockung stabilisiert. In 2D- und 3D-Versuchen wurden unterschiedliche Suspensionszusammensetzungen verdruckt und bewertet. Gesinterte Si3N4- und MoSi2-Proben wurden hinsichtlich ihrer strukturellen und mechanischen Eigenschaften untersucht. Dieses neuartige Formgebungsverfahren bietet das Potential, Multilagen-Werkstoffe mit äußerst geringen Schichtdicken und geometrisch komplizierten Strukturen in einem Prozessschritt herzustellen. Es sollen daher in einem weiteren Förderabschnitt defektfreie Multilayer-Werkstoffe aus alternierend isolierenden und elektrisch leitfähigen Schichten hergestellt und die Grenzflächen der Schichten detailliert analysiert werden. Die werkstofftechnische Charakterisierung sowohl der einzelnen Materialien und Schichten als auch von Multilayern soll erfolgen. Einzelne Schichten und auch Volumenbauteile sollen im Hinblick auf ihre Morphologie, ihr Gefüge und ihre Mine-ralphasenbildung mit Röntgenbeugung (XRD), Elektronenmikroskopie (REM, TEM), Rasterkraftmikroskopie (AFM) und Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) charakterisiert werden. Im Anschluss sollen die elektrischen Eigenschaften (elektrische Leitfähigkeit bzw. spez. Widerstand) bestimmt werden.