ISFK goes 3D

3D-Drucker zur Herstellung keramischer Werkstoffe am ISFK

Neue Funktionalitäten erfordern meist die Kombination von verschiedenen Werkstoffen, bzw. Materialklassen (z.B. Metall, Polymer, Keramik), welche aufgrund der unterschiedlichen thermo-physikalischen Eigenschaften sehr schwer zusammen verarbeitet werden können. Insbesondere die Realisierung von Bauteilen mit komplexen Geometrien stellt eine große Herausforderung dar. Erst die Entwicklung von „Additiven Fertigungsverfahren“ wie der Stereolithographie ermöglicht die Verarbeitung von unterschiedlichen Werkstoffkombinationen zur Herstellung komplexer Bauteile.

Mit der Anschaffung eines in Österreich produzierten 3D-Drucker CeraFab Systems (Firma Lithoz GmbH) wird die Fertigung von komplexen, stabilen und hochauflösenden 3D Objekten aus verschiedenen Werkstoffen ermöglicht. Dies umfasst unteranderem unterschiedliche Keramiken, aber auch gefüllte und ungefüllte Polymere und generell hochviskose Formulierungen, wodurch sich auch der Einsatz in anderen Forschungsbereichen und –gruppen anbietet (z.B. Keramik, Metall bzw. Werkstoffkombinationen).


Neues Projekt: COMET-Modul „LEC HybTec“, MT03.2-Ceramic Spark Plug Electrod

 

  • Projektlaufzeit: 1.Juli 2020 – 1.12.2023
  • Gesamtprojektbudget: € 679.288.-
  • Partner: LEC GmbH, Lehrstuhl für Struktur- und Funktionskeramik, INNIO Jenbacher GmbH & Co OG

Die konventionellen Materialien für Elektroden von Zündkerzen, die in Großgasmotoren verwendet werden stoßen hinsichtlich ihrer Belastbarkeit inzwischen an ihre Grenzen. Ziel des Projekts ist die Identifikation möglicher keramischer Werkstoffe, die als Ersatz für die konventionellen Elektrodenmaterialien dienen sollen. In einem ersten Schritt werden durch Schadensanalysen an ausgefallenen Zündkerzen bzw. Elektroden mögliche Schadensmechanismen identifiziert. Durch ausgedehnte Literaturstudien sollen geeignete keramische Werkstoffe, die als Elektrodenmaterialien in Frage kommen, gefunden werden.  Durch den Einsatz dieser Materialien sollen die Verschleißbeständigkeit sowie die mechanischen und thermophysikalischen (i. e. Thermoschockbeständigkeit) Eigenschaften der Elektroden und in Folge die Standzeit der Zündkerzen erhöht werden.

Die Schadensanalysen sowie die Ermittlung der mechanischen und thermischen Eigenschaften erfolgen dabei am Lehrstuhl für Struktur- und Funktionskeramik. Prototypen werden mit den ausgewählten Materialien bei INNIO Jenbacher hergestellt. Experimentelle Untersuchungen am Zündkerzenprüfstand sowie der Einsatz im Motor erfolgen bei LEC in Graz.

Das Projekt erfolgt unter Leitung der LEC GmbH, die die führende Forschungseinrichtung im Bereich der Verbrennungstechnologien für Großmotoren in Österreich ist.


Charakterisierung der realen mechanischen Eigenschaften von keramischen AM-Bauteilen - CharAM

 

Mit einem neuen kooperativen Forschungsprojekt zur Charakterisierung von additiv gefertigten Keramiken wird der Lehrstuhl für Struktur- und Funktionskeramik der Montanuniversität Leoben seine Aktivitäten im Zusammenhang mit dieser neuen Fertigungstechnologie verstärken.


Tape Caster zur Herstellung keramischer Laminate in Betrieb

Neuere Arbeiten am Lehrstuhl für Struktur- und Funktionskeramik (ISFK) beschäftigen sich mit dem Design und Herstellung von Laminaten bzw. von Vielschichtbauteilen, so wie sie auch in der Mikroelektronik Verwendung finden. Bei Laminaten können durch die Kombination Schichten verschiedener Werkstoffe innere Spannungen so eingestellt werden, dass von der Oberfläche ausgehende Risse kurz unter der Oberfläche gestoppt werden. Dadurch kann ein Minimalwert für die Biegefestigkeit des Laminates garantiert werden, der sehr hoch (einige hundert MPa) sein kann. Das Laminat verhält sich so, als hätte es das Vielfache der Bruchzähigkeit seiner Schichtwerkstoffe. In diesem Bereich ist beabsichtigt, mit der Entwicklung und Fertigung bio-inspirierter Strukturen mit hoher Zuverlässigkeit zu beginnen. Dazu wird zurzeit ein Labor eingerichtet, in dem mittels Folienziehen (s.g. Tape Casting) der innere Aufbau keramischer Bauteile so eingestellt werden kann, dass Struktur- und Funktionseigenschaften gezielt verbessert werden können. Ein Tape Caster wurde bereits in Mai installiert, bzw. die ersten Folien (mit einer Dicke von ca. 50µm) gezogen.


Meistgelesene Veröffentlichung im Journal of the American Ceramic Society

Die Arbeit „Understanding the effect of surface flaws on the strength distribution of brittle single crystals“, verfasst von M. Gruber, A. Leitner, I. Kraleva, D. Kiener, P. Supancic, und R. Bermejo, wurde als eine der meistgelesenen Veröffentlichungen des Journal of the American Ceramic Society im Zeitraum von Jänner 2018 bis Dezember 2019 ausgezeichnet. Die Zusammenarbeit zwischen den Lehrstühlen für Struktur- und Funktionskeramiken und Material Physik im Rahmen eines am Materials Center Leoben durchgeführten COMET-Projektes widmete sich dem Verständnis des Einflusses der Oberflächenbeschaffenheit auf die mechanische Zuverlässigkeit von piezoelektrischen Materialien, welche als Frequenzfilter in der neuen 5G Kommunikationstechnologie eingesetzt werden. Gratulation an Dr. M. Gruber und das Projektteam zu diesem wichtigen Erfolg.


Auszeichnung der Österreichischen Keramischen Gesellschaft

Anlässlich der 8. Mitgliederversammlung der Österreichischen Keramischen Gesellschaft am 06.02.2020 in Graz wurde Frau Anna-Katharina Hofer für ihre Arbeit „Processing and characterization of textured ceramic layered architectures“ mit dem 1. Preis in der Kategorie „Masterarbeiten“ ausgezeichnet.

Kernthema der prämierten Arbeit war die Herstellung und Charakterisierung neuartiger keramischer Vielschichtarchitekturen, mit (bio-inspiriertem) eingestelltem Gefüge (Textur). Die Arbeit entstammt einer Forschungskooperation mit der Pennsylvania State University, wo Frau Hofer selbst einen viermonatigen Aufenthalt an der amerikanischen Universität verbrachte.

Das ISFK, bzw. das Department Werkstoffwissenschaft freut sich darauf, dass Anna Hofer (derzeit tätig bei der Firma LITHOZ in Wien) mit 1. April 2020 ihre Dissertation beginnen wird.

Herzlichen Glückwunsch und viel Erfolg mit der Diss!


Neuer Vorstand des Lehrstuhls für Struktur und Funktionskeramik

Am 01.10.2019 übernahm Univ.-Prof. Dr. Raúl Bermejo Moratinos die Professur für Advanced Ceramics and Micro-Electronic Systems und den Lehrstuhl für Struktur- und Funktionskeramik (in Nachfolge von Em.O.Univ.-Prof. Dr. Robert Danzer).


Jahreshauptversammlung der Österreichischen Keramischen Gesellschaft am 06.02.2020 in Graz

In wenigen Wochen der Workshop Keramik in Österreich mit unserer Mitgliederversammlung statt.
Bitte notieren Sie sich für Ihren Terminkalender für den Workshop und die Mitgliederversammlung:
6. Feber 2020
Seminarraum Biomedizinische Technik, TU Graz, Stremayrgasse 16, Erdgeschoß (BMTEG038)