Hochleistungskeramik gilt als eine der Schlüsseltechnologien der nächsten Jahrzehnte. Ob Energie, Mobilität oder Medizin - ohne sie wären Quantensprünge in vielen unserer drängenden Zukunftsthemen nicht möglich. Deshalb entwickeln Forscher, Hersteller und Anwender weltweit die intelligenten Werkstoffe weiter. Die ceramitec in München zeigt Ihnen den aktuellen Stand der internationalen Forschung und neue Anwendungsfelder für keramische Hochleistungsmaterialien. Verschaffen Sie sich in kürzester Zeit einen Überblick über den Werkstoff der Zukunft.
Von allem das Beste - in der individuellen Mischung synthetischer Pulver verbinden sich Polymere zu keramischen Hochleistungsmaterialien. Die Summe ihrer unterschiedlichen Stärken machen die neuartigen keramischen Materialien zu überproportional belastbaren Werkstoffen. Polymerkeramiken gehören zu den nichtmetallischen, anorganischen Werkstoffen der Technischen Keramik. Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS definiert sie als „anorganisch-organische Verbundwerkstoffe, die aus keramischen Füllstoffen und einer Matrix aus siliciumorganischen Polymeren - vor allem Polysiloxanen - bestehen“. Wolfgang Verbeck und Gerhard Winter von der Bayer AG sowie Seihi Yajima von der japanischen Tohoku-Universität in Sundai haben in den 90er Jahren erstmals Polymere keramisiert. Seitdem hat sich auf diesem Gebiet der Materialwissenschaft viel getan.
Hochleistungskeramiken erobern als Schlüsselkomponenten immer mehr Systeme. Die fortschrittlichen Keramiklösungen kommen vor allem dort zum Einsatz, wo Material hohen Belastungen ausgesetzt ist. In Anwendungsfeldern vom Maschinenbau bis zur Medizintechnik tauschen sich auf der Messe in München internationale Hersteller und Anwender über den noch jungen Werkstoff aus. International führende Experten aus Wissenschaft und Wirtschaft sind vor Ort. Besucher profitieren von höchster Werkstoffkompetenz in einem rasant wachsenden Marktsegment und erhalten aus erster Hand Einblicke in neue Anwendungen und Fertigungsverfahren.
Ähnlich wie in der Pulvermetallurgie werden Pulver aufbereitet, geformt, thermisch behandelt und anschließend bearbeitet. Thomas Siebel unterteilt in seinem Artikel „Vom Polymer zur Keramik mit metallischen Eigenschaften“, publiziert 2022 bei Springer Professional 2022, den Herstellungsprozess in vier Schritte:
Der große Unterschied zu anderen technischen Keramiken liegt in der Pyrolyse der Polymere. Bei relativ niedrigen Temperaturen verdampfen die niedermolekularen Bestandteile, die Polymere vernetzen sich. Bei steigender Temperatur zersetzen sich die metallorganischen Verbindungen, oberhalb von 1000 Grad Celsius keramisiert das Material und wird dichter.
Rund zwanzig Hersteller aus Europa und der ganzen Welt sind auf der ceramitec in München vertreten. Unter den Ausstellern sind zum Beispiel: Tosoh, ein multinationaler japanischer Chemiekonzern. Kulzer, eines der weltweit führenden Dentalunternehmen und Teil der Mitsui Chemicals Group. Maschinen- und Anlagenbauer wie Schunk Ingenieurkeramik mit Pulsar Photonics. Die Firma Oechsler mit komplexen technischen Komponenten, Baugruppen und Systemen, die weltweit in zahlreichen Branchen wie der Medizintechnik oder der Automobilindustrie zum Einsatz kommen. Auf wissenschaftlicher Seite ist das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS aktiv am Rahmenprogramm beteiligt.
Thermisch nahezu unverwüstlich, mechanisch extrem belastbar und chemisch kaum zersetzbar, kommen Polymerkeramiken überall dort zum Einsatz, wo Höchstleistungen gefordert sind. Sie behalten bei jeder Temperatur Form und Maß, leiten Strom und Wärme und besitzen dielektrische Eigenschaften. Mit funktionellen Füllstoffen und Bindersystemen lassen sie sich an viele Anwendungen anpassen.
In der Praxis halten sie mit ihren Eigenschaften und Funktionen als Bauteile in der Energie-, Automobil- oder Luft- und Raumfahrtindustrie größter Hitze stand. Die Verfahrenstechnik in der Chemie-, Lebensmittel- oder Biotechnologie profitiert von ihrer besonderen Härte. Ihre mechanische Belastbarkeit zahlt sich vor allem in der Medizintechnik aus. Als Funktionswerkstoffe leisten sie Großes in der Elektrotechnik, Mikro- und Nanoelektronik.
Keramische Polymere finden sich als Hochleistungskeramiken in vielen optischen, elektrisch-magnetischen, nuklearen, chemischen, mechanischen und thermischen Anwendungsfeldern wieder.
Die Entwicklung keramischer Hochleistungsmaterialien steht erst am Anfang. Auf der ceramitec erhalten Sie einen Überblick über die rasante Entwicklung, den aktuellen Stand der anwendungsorientierten Forschung und die Einsatzgebiete der Zukunft. Informieren Sie sich über die neuesten Trends und Themen in diesem Wachstumsmarkt.
Keramische Hochleistungsmaterialien entstehen aus einem Mix synthetischer Pulver. In der Summe ihrer individuellen Eigenschaften ergeben sie einen Werkstoff, der die jeweilige Anwendung überproportional aufwertet.
Thermisch fast unverwüstlich, mechanisch extrem belastbar und chemisch kaum zersetzbar kommen Polymerkeramiken überall da zum Einsatz, wo Höchstleistung gefragt ist. Sie halten bei jeder Temperatur Form und Maß, leiten Strom, Wärme und besitzen dielektrische Eigenschaften.
Für Höchstleistungsmaterialien werden Stoffe als Pulver aufbereitet, geformt, thermisch behandelt und anschließend bearbeitet. Der große Unterschied zu anderen technischen Keramiken liegt in der Pyrolyse der Polymere.
Die häufigste Anwendung finden keramische Hochleistungsmaterialien in der Energieerzeugung und -speicherung, im Maschinen- und Anlagenbau, dem Mobilitätssektor, der Optik, Elektrotechnik aber auch Medizintechnik und vielen Querschnittstechnologien wieder. Sie trotzen Belastungen mit thermischer, chemischer und mechanischer Resistenz.
Die Entdeckung, dass sich Polymere von mehreren Stoffen verbinden und aus der Summe ihrer individuellen Eigenschaften Werkstoffe entstehen, die noch größeren Belastungen standhalten.