Master-Projektarbeit: Werkstofftechnische Eigenschaften der Hochleistungskeramik

Die Substitution traditioneller metallischer Werkstoffe durch Hochleistungskeramik erfordert Keramik- und Maschinenbaukompetenz gleichermaßen. Dabei ist stets der Gesamtprozess von der Konstruktion bis zur Bauteilabnahme zu betrachten. Die Vielfalt der Eigenschaften verwendeter Keramiktypen (wie z.B. Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, Zirkonoxid, Yttriumoxid usw.) sowie verschiedene Fertigungstechnologien (Heissgiessen, Strangpressen, Schlickergießen, Isostatisches Pressen) bieten ein umfangreiches Umsetzungspotenzial für keramische Werkstoffe. Für viele Anwendungsfälle und speziell für typische Teile des Maschinenbaus, der Automobilindustrie, der Armaturenindustrie, der Medizin- und Prüftechniktechnik etc. ist es notwendig, werkstofftechnische Eigenschaften mit den Betriebs-und Konstruktionsanforderungen gemeinsam zu betrachten.
Im Rahmen dieser Projektarbeit wird eine umfangreiche Recherche zu den Eigenschaften der auf dem Markt vorhandenen technischen Keramik im „grünen“ und im gesinterten Zustand durchgeführt und ausgewertet. Vorteile und Nachteile unterschiedlicher Verfahren zur Fertigung keramischer Bauteile sollen dargestellt werden. Für ausgewählte Keramiksorten werden werkstofftechnische Untersuchungen (Dichte, Biege- und Schlagfestigkeit, Vickershärte) durchgeführt. Die Auswertung der erworbenen Erkenntnisse erfolgt in einer tabellarischen Darstellung.

Schwerpunkte dieser Projektarbeit:

- Recherche über den Stand der Technik: keramische Werkstoffe, Fertigungstechnologien, werkstofftechnische Eigenschaften vor und nach dem Sintern usw.;
- fertigungsgerechtes Konstruieren von Bauteilen aus technischer Keramik;
- Untersuchung der mechanischen Eigenschaften ausgewählter Keramiktypen;
- Vergleich der mechanischen Eigenschaften von technischer Keramik mit hochlegierten Stählen und Hartmetall; Stärke- und Schwächeanalyse ausgewählter Keramiktypen;
- Vergleich und Empfehlung keramischer Werkstoffe nach den relevanten Kriterien, beispielsweise Schlagfestigkeit.