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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Partikelbasierte Herstellungsverfahren und Sintern

Head: Team Sintern

Das Team "Partikelbasierte Herstellungsverfahren und Sintern" bietet spezifische Technologien für die endkonturnahe Formgebung sowie für das Sintern von keramischen und metallischen Pulvern. Ein spezifischer Fokus liegt auf Sintertechnologien, die eine Überlagerung von Druck und/oder elektrischem Feld ermöglichen, mit dem Ziel einer vollständigen Verdichtung des jeweiligen Werkstoffs.

Endkonturnahe Formgebung von Keramischen und Metallischen Pulvern
Das Team beschäftigt sich mit der endkonturnahen Formgebung von keramischen und metallischen Pulvern durch Pressen, Tauchbeschichtung, Foliengießen oder Pulverspritzguss. Eine besondere Expertise besteht in der Herstellung von Bauteilen mit einer definierten Porosität bis 80 Vol. %, die z. B. als Wärmetauscher, poröse Transportschichten, Elektroden oder metallische Substrate für elektrochemische Komponenten wie Brennstoffzellen oder Gastrennmembranen eingesetzt werden können. Darüber hinaus besteht im Team die Möglichkeit, schichtartig aufgebaute Metall-Keramik-Verbundwerkstoffe mit maßgeschneiderten Grenzflächen und Eigenschaften herzustellen.

Sintern Unter Druck Und/Oder Elektrischem Feld
Es steht eine Reihe von Sintertechniken zur Verfügung, um keramische und metallische Pulver (Yttriumoxid, Ceroxid, Wolfram, Titan, etc.) bis zur theoretischen Dichte zu verdichten. Drei Anlagen ermöglichen das feldunterstützte Sintern/Spark-Plasma-Sintern (FAST/SPS) zur schnellen Verdichtung von Keramik-, Metall- oder Verbundpulvern. Bei Anwendung von Graphitwerkzeugen können mit diesen Anlagen Temperaturen bis zu 2.200°C und Drücke bis 100 MPa erreicht werden. Höhere Drücke bis zu 400 MPa sind mit alternativen Werkzeugmaterialien möglich. Weitere Betriebsarten sind das Flash-Sintern mit AC- und DC-Spannungen bis 1000 V bei gleichzeitiger externer Beheizung über eine Induktionsspule oder ein MoSi2-Heizelement sowie das ultraschnelle Hochtemperatursintern mit widerstandsbeheizten Karbonfasermatten. Eine Heißpresse (HP) mit einem MoSi2-Heizelement ermöglicht das Sintern bei Temperaturen bis zu 1600°C unter Vakuum, Luft und Argon bis zu einer maximalen Belastung von 100 kN. Eine speziell angefertigte Vorrichtung zum Sinterschmieden, ausgestattet mit einer programmierbaren Stromquelle, einem elektromechanischen Prüfsystem und optischen Laserscannern, ermöglicht die in-situ-Messung von Sinterparametern wie der Viskosität, der Sinterspannung und der viskosen Poisson-Zahl unter dem Einfluss eines elektrischen Felds.


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