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Fakultät für Ingenieurwissenschaften

Lehrstuhl Keramische Werkstoffe – Prof. Dr.-Ing. Stefan Schafföner

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Projekte

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten der Mitarbeiter werden größtenteils über Drittmittel finanziert. Großer Wert wird auf die Gleichgewichtigkeit von grundlagen- und anwendungsorientierter Förderung gelegt. Die Grundlagenarbeiten werden vor allem über die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), die Volkswagenstiftung und die Europäische Union gefördert. Die anwendungsbezogenen Arbeiten werden meist über Drittmittel der Arbeitsgemeinschaft Industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke e.V." sowie durch Länder- und Bundesförderung unterstützt. Der Lehrstuhl hat vielfältige Kooperationen mit klein- und mittelständischen Betrieben sowie Großunternehmen.


Drei unterschiedlich große Zugversuchsproben in Knochenform sollen schematisch die Werkstoffprüfung über mehrere Größenordnungen abbilden

Bauteilgrößenabhängige Skalierung der Festigkeit von keramischen Verbundwerkstoffen - Modellzuordnung und Verknüpfung mikrostruktureller Kenngrößen


Projektbeschreibung: Für CMCs kann ein Einfluss der Bauteilgröße auf die Festigkeit festgestellt werden. Das Forschungsvorhaben beabsichtigt daher die Ausprägung der größenabhängigen Skalierung der Festigkeit für CMCs aufzuklären und durch geeignete Modelle eine Beschreibung, Bewertung, Kategorisierung und Vorhersage abzuleiten. Durch das Verstehen dieser Größeneffekte wird das Wissen zum Materialverhalten der CMCs erweitert und ein wichtiger Baustein für die bruchstatistische Behandlung von Verbundkeramiken gelegt.  mehr...


Die Folgen neuartiger Kohlenstoff-Precursoren und einer effizienten Prozessführung auf die Nachhaltigkeit von Verbundkeramiken und deren thermomechanischen Eigenschaften

Projektbeschreibung: Durch den Einsatz Verbundkeramiken können die Nachteile monolithischer Keramiken überwunden werden, da sie eine hohe Schadenstoleranz, Bruchzähigkeit und sehr hohe Thermoschockbeständigkeit besitzen. mehr ...


3D-Druck von WPC zur Herstellung endkonturnaher komplexer SiSiC-Bauteile (WPC III)


Projektbeschreibung: Ziel des Forschungsvorhabens ist es, additiv gefertigte WPC-Grünkörper mit möglichst geringem Schrumpf zu pyrolysieren und das entstandene C-Templat mit flüssigem Silizium zu infiltrieren, um eine hochwertige, nachhaltige, biogene und somit "grüne" SiSiC-Keramik zu erhalten. mehr...


Entwicklung von Friction-Modifier-Kompositionen für C/C-Werkstoffe auf Basis recycelter Carbonfasern mit maßgeschneiderten tribologischen Eigenschaften und Entwicklung eines effizienten PIP-Prozesses für C/C-Werkstoffe (rCFric)


Projektbeschreibung:
Das Ziel des Projektes besteht in der Entwicklung einer neuen Prozesskette und eines Know-How-Kataloges für nachhaltige C/C-Werkstoffe in Friktionsanwendungen. Dafür werden erstmals recycelte Kohlenstofffasern (rCF) eingesetzt, die die Struktur und Eigenschaften des C/C-Werkstoffs maßgeblich bestimmen. mehr ...


Energieoptimierte Galette mit keramischen Komponenten für die Verarbeitung von Hochleistungsgarnen (CeraGo HiT)


Projektbeschreibung
: Galetten sind Schlüsselkomponenten bei der Filamentgarnherstellung. Sie sind beheizbare rotierende Zylinder, welche die Filamente durch die Textilmaschinen bewegen. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer neuen Generation von Galetten, die sich durch eine höhere Lebensdauer, bessere Ausfallsicherheit, thermische Stabilität und Energieeffizienz auszeichnen, um somit auch die anspruchsvolle Fertigung von neuartigen technischen Hochleistungsgarnen, wie z. B. Aramidgarnen, zu gewährleisten. mehr ...


Rational design concepts of Engineered Ceramics with Integrated catalytically active metal sites for electrochemical Energy conversion (RECIFE)


Projektbeschreibung
: Das Erreichen eines ausreichenden, dauerhaften, emissionsfreien und umweltfreundlichen Energiesystems hat für die globale Energieagenda oberste Priorität. Bei diesen weltweiten Bemühungen spielen Materialdesign und Elektrochemie eine zentrale Rolle, um alternative Energielösungen anzubieten. Insbesondere erneuerbarer Wasserstoff, der durch Elektrolyse erzeugt wird, ist einer der vielversprechendsten Möglichkeiten für eine effiziente Dekarbonisierung des Energiesystems. mehr ...


Hochtemperatur-Elektrolyse zur Erzeugung von Grünem Wasserstoff (HTs: HTEL-Stacks - Ready for Gigawatt)


Projektbeschreibung: Im H2Giga-Projekt „HTs: HTEL-Stacks – Ready for Gigawatt“ erforschen wir Elektrolyt getragene Zellen, die auf einem ZrO2-Elektrolyten aufbauen. Der Elektrolyt ist in diesem Design die festigkeitsbestimmende Komponente der Membran-Elektroden-Einheit (MEA). mehr ...


Entwicklung und Charakterisierung additiv gefertigter thermoplast-basierter kurz- und endlosfaserverstärker C/C-SiC Verbundkeramiken

Projektbeschreibung: Es wird ein Verfahren entwickelt, um PEEK, thermisch zumindest teilweise zu vernetzen bzw. unschmelzbar zu machen. Dieses kann dann in der additiven Fertigung zur Herstellung von 3D-Körpern genutzt werden, die belastungsgerecht und endkonturnah konstruiert wurden. Darüber hinaus erfolgt die Pyroylse ohne formstablisierende Werkzeuge oder axiale Beschwerungen. mehr ...


Neuartige oxidationsstabile, kohlenstoffbasierte multifibrilläre Fasern mit außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften über das Elektrospinnen


Projektbeschreibung: Heutzutage sind Kohlenstofffasern aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften und des geringen Gewichts einer der wichtigsten technischen Fasertypen. mehr...


Entwicklung eines neuartigen Beschichtungssystems zum oxidativen und mechanischen Schutz von Kohlenstoffwerkstoffen (OxidschutzCFC)


Projektbeschreibung: Ziel ist es ein keramisches Schichtsystem zu entwickeln, das einen langanhaltenden Oxidationsschutz von CFC-Werkstoffen im industriellen Einsatz bei hohen Temperaturen gewährleistet. Dieses Schichtsystem soll die Oberfläche des sehr inhomogenen, CFC-Werkstoffs versiegeln, gut haften, thermoschock- und verschleißbeständig sowie chemisch inert gegenüber Bauteilen während des Prozessierens sein. mehr...


Untersuchung und Beurteilung der Bauteilqualität, sowie Analyse der auftretenden Schadensmechanismen, nach der Endbearbeitung von faserverstärkten Keramiken (MAI CeMCut)


Projektbeschreibung: In dem branchenübergreifenden Forschungsvorhaben wird die Korrelation von Material- und Prozessparametern bei der Bearbeitung von faserverstärkten Keramiken (CMC) untersucht, die dabei auftretenden Schadensmechanismen beschrieben, entstandene Imperfektionen klassifiziert und deren Auswirkung auf die Bauteilqualität bewertet. mehr...


Entwicklung heißgaskorrosionsbeständiger Schutzschichtsysteme auf nichtoxidischen Si basierten Keramiken für Turbinenanwendungen


Projektbeschreibung: Eine nennenswerte Erhöhung des Wirkungsgrads von Gasturbinen bei Verwendung von Superlegierungen ist auch durch aufwendige Kühlkonzepte nicht zu erwarten. Hierfür bieten sich aber nichtoxidische Si basierte Keramiken wie Si3N4, SiC aber auch keramische Faserverbundwerkstoffe wie SiC/SiC an. mehr...


Alloys and Coatings for Space and other Extreme Applications (EXTREME)

Project description: Materials and coatings that need to withstand extreme corrosive, thermal and abrasive environments are in rapidly growing demand. Strikingly, the challenges associated with severe environments transgress a multitude of applications such as aerospace and space applications, medical implants and metallurgical processes. more...


Bildung thermisch-induzierter Rissmuster in anisotropen, faserverstärkten Verbundwerkstoffen mit spröder Matrix


Projektbeschreibung: Gegenstand der Forschung sind die charakteristischen, thermisch-induzierten Rissmuster in anisotropen, faserverstärkten Verbundwerkstoffen mit spröder Matrix. Die Untersuchung der Rissmusterausbildung geschieht dabei sowohl direkt im Experiment als auch indirekt, mechanismenorientiert mit Hilfe von Simulationsstudien auf Basis der Phasenfeldmethode. mehr...


Ökotoxikologische Effekte metallischer ultrafeiner Partikel auf Pflanzen (BayÖkoTox)


Projektbeschreibung: Die ökotoxikologischen Wirkungen metallischer Ultrafeinstäube sind noch kaum erforscht. Eine wesentliche Quelle metallischer Ultrafeinstäube ist der Straßenverkehr, z.B. durch Bremsenabrieb. Im skizzierten Projekt werden daher metallische Ultrafeinstäube präzise analysiert und erstmals verlässlich die Effekte genau charakterisierter, feiner metallischer Partikel definierter Herkunft auf Pflanzen untersucht werden. mehr ...


Entwicklung keramischer Beschichtungen auf Aluminium und Kunststoffen durch Laserpyrolyse Partikel-gefüllter Silazane

Projektbeschreibung: In den letzten Jahren konnte gezeigt werden, dass sich die Precursortechnologie sehr gut für die Herstellung keramischer Schichten mittels Ofenpyrolyse eignet. Allerdings erlauben die erforderlichen hohen Temperaturen die Herstellung von keramischen Beschichtungen nur auf hochschmelzenden Substraten. Vor kurzem konnte von uns erfolgreich nachgewiesen werden, dass auch die Laserpyrolyse von Precursorbeschichtungen für die Erzeugung keramischer Schichten auf Stahlsubstraten einsetzbar ist. mehr...


Additive Fertigung von Nano Diamant Siliciumcarbid (NanoDiaSiC)

Projektbeschreibung: In dem Verbundprojekt NanoDiaSiC soll daher ein 3D-Druck Verfahren entwickelt werden, durch das komplexe keramische Geometrien aufgebaut werden können. Als Demonstrator wird eine Halterung für die Halbleiterindustrie zur Herstellung von Computerchips, ein sogenannter Vakuum-Wafer-Chuck, hergestellt. mehr...




Abgeschlossene Projekte

Konzept Metall-Keramik-Hybridrohr

Faserverstärkte Werkstoffsysteme (FaRo)


Projektbeschreibung: Im vorausgehenden BMBF-Projekt „Compound-Rohre“ ist es gelungen, mit einem Werkstoffverbund aus keramischem Fasermantel und metallischem Grundrohr die zeitabhängige Verformung des innendruckbeanspruchten Rohres zu reduzieren. Der Nachweis erfolgte mittels Laboruntersuchungen und numerischen Berechnungen. mehr...


Formstabile Werkzeugisolation im Kraftfluss mit verbesserten thermischen Kennwerten aufgrund eines hybriden Aufbaus (ForWerk)

Projektbeschreibung: Ziel des branchenübergreifenden Forschungsvorhabens soll die Herstellung einer neuartigen hochtemperaturbeständigen formstabilen Hybridisolation mit verbesserten thermischen Kennwerten sein, die im Kraftfluss eingesetzt wird. mehr...


Roadmap zur flexiblen Fertigung individueller Produkte (Roadmap flexPro)

Projektbeschreibung: Im Projekt „Roadmap zur flexiblen Fertigung individueller Produkte (Roadmap flexPro)“ werden insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen dabei unterstützt, ihre Produkte flexibel und kundenindividuell zu gestalten und wirtschaftlich zu produzieren.  mehr...


Development of an e-spinning approach using preceramic polymers for processing of ceramic fiber mats

Projektbeschreibung: In dem gemeinsam mit der Federal University of Santa Caterina (UFSC) in Florianopolis, Brasilien, beantragten zweijährigen Projekt soll ein Verfahren entwickelt werden, dass zur Herstellung von keramischen Fasermatten über das Elektrospinnen und die anschließende Pyrolyse führt. mehr...


Kostenoptimierter Stack und verbessertes Offgrid-System (KOSOS)

Projektbeschreibung: Innerhalb des dreijährigen Projektes soll ein bestehendes Brennstoffzellen-System (SOFC- sowie SOEC-Modus) im Bezug auf seine Stack­kosten und Stackdegradation optimiert werden. mehr...


SiC/SiC-Verbundwerkstoff Entwicklung mittels mehrlagig beschichteten SiC-Fasern und wasserbasiertem Schlicker

Projektbeschreibung: SiC/SiC-Verbunderkstoffe eignen sich, aufgrund ihrer Hochtemperaturstabilität, ihrer geringen Dichte sowie aufgrund der höheren Bruchzähigkeit im Vergleich zu monolithischen Keramiken, besonders für den Langzeiteinsatz von Hochtemperatur-Leichtbauteilen. mehr...


Development of novel SiCN fibre-reinforced cordierite matrix composite with improved thermal shock resistance

Projektbeschreibung: Ziel des in Zusammenarbeit mit dem Vinča Institute of Nuclear Sciences (VINS) in Belgrad, Serbien, durchgeführten Projektes ist die Entwicklung einer faserverstärkten Keramik (CMC) aus einer Cordierit-Matrix und SiCN Keramikfasern. mehr...


Polymere und Keramische Korrosionsschutzschichten auf Basis präkeramischer Polymere

Projektbeschreibung: Im Rahmen dieses Vorhabens sollen chemisch und thermisch sehr beständige sowie harte Beschichtungssysteme auf Basis präkeramischer Polymere entwickelt werden, die mittels einfacher Verfahren aus der Lackiertechnik, wie Tauchen und Sprühen, applizierbar und für eine Vielzahl von Korrosionsschutzanwendungen geeignet sind. mehr...


Geflochtene Brennerdüse aus oxidfaserverstärktem Aluminiumoxid

Oxidkeramische Faserverbundwerkstoffe (OFC) mit dreidimensionaler Verstärkungsarchitektur


Projektbeschreibung: Strukturwerkstoffe für Einsatztemperaturen über 1000 °C in korrosiver Atmosphäre sind Schlüsselelemente für Entwicklungen in der Energiewandlung, der Verkehrstechnik und der Metallurgie. Für diese Anwendungsfälle sind oxidische Faserverbundkeramiken (Oxide Fiber Composites bzw. OFC) prädestiniert. mehr...


Erzeugung funktionaler Schutzschichten unter Verwendung unterschiedlicher Beschichtungstechnologien (FunCoaTech)

Projektbeschreibung: Forschungsziel ist die Kombination von verschiedenen keramischen Beschichtungstechnologien, wie Precursorschichten, Sol-Gel Beschichtungen und/oder PVD-Schichten, um die jeweiligen Vorteile optimal nutzen zu können. mehr...


Maßgeschneiderte Siliziumnitridkeramiken und Schutzschichten für hoch-effiziente stationäre Gasturbinen (SiCoTur)

Projektbeschreibung: Ziel des FuE-Kooperationsprojekts ist die gemeinsame Entwicklung eines Demonstrators aus heißgaskorrosionsbeständiger Siliziumnitrid-Keramik für Hochtemperaturanwendungen insbesondere im Turbinenbereich. mehr...


Entwicklung einer hochfesten Keramik-Komposite Trägerstruktur (HSCC4Space)

Projektbeschreibung:  Innerhalb des japanisch-deutschen Projektes sollen hochfeste, C-Faser verstärkte, keramische Tragstrukturen mit einer konkreten Anwendung als Tragstrukturen in der Luft- und Raumfahrt sowie für den Einsatz in metrologischen Systemen oder der Halbleiterindustrie.  mehr...


Entwicklung neuer C/C-Friktionswerkstoffe mit maßgeschneiderten Reibeigenschaften (FastBrake)

Projektbeschreibung: Im Rahmen dieses Projektes ist beabsichtigt, sowohl C/C-Friktionswerkstoffe als auch die gesamte Prozesskette für die Fertigung von C/C-Friktionsbauteilen erheblich weiterzuentwickeln, so dass diese Bauteile kosteneffizienter hergestellt werden können, sowie leistungsfähiger sind. mehr...


Entwicklung einer effizienten Prozesskette für Hochleistungs-C/SiC-Friktionswerkstoffe auf Basis neuer, vorimprägnierter 3D-Kurzfaser- und 3D-Gewebepreformen (Friktionswerkstoffe)


Projektbeschreibung: Im Rahmen des Projektes werden neuartige Friktionswerkstoffe tribologisch untersucht, sowie Verfahren zu deren Herstellung entwickelt. Hierfür sollen additiv gefertigte, endkonturnahe, 3D-Kurzfaser- bzw. 3D-Gewebepreformen, welche neben einer in-plane- ebenfalls eine out-of-plane-Ausrichtung der vorimprägnierten Faserbündel ermöglichen, entwickelt und zur Herstellung eingesetzt werden. mehr...


Sinterschale aus kurzfaserverstärkter Oxidkeramik

Kurzfaserverstärkte oxidkeramische Verbundwerkstoffe

Projektbeschreibung: Ziel des Forschungsvorhabens ist es, kostengünstige kurzfaserverstärkte Oxidkeramiken zu fertigen Zum Einen werden die Composite über einen Faserspritzprozess hergestellt und zum Anderen erfolgt die Herstellung mittels Nassvliesfahren.  mehr...


New class of functional silicon carbonitride-based ceramic fibers from organometallic compound-modified polysilazanes (CARBOFIBER)


Projetbeschreibung: The aim of the collaborative project CARBOFIBERS is the integration of special functionalities into ceramic fibers synthesized from preceramic polymers through controlled molecular engineering of the precursors. mehr...


SiCN-Monofilament

SiCN-Monofilament-verstärkter Verbundwerkstoff mit neuartiger Multi-Metallmatrix auf Basis neuer kosteneffizienter Technologien für den Hochtemperatureinsatz


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Anforderungsgerechte hochdrapierbare Carbon-Gelege-Faser-Preformen für effiziente Faserverbundkeramiken (CaGeFa)


Projektbeschreibung: Im Rahmen dieses Projektes werden verschiedene textile Carbonfaser-Strukturen entwickelt, die abhängig von Aufbau und Faserlage der Carbonfasern (Gelege, Gestricke, Vliese oder auch mehrlagige, verdichtete Verbunde) die Festigkeit und die Widerstandskraft des endgültigen keramischen Werkstoffs beeinflussen.  mehr ...


Hochtemperatur-Biegeprüfung

Aufklärung des Schadensverhaltens in C/C-SiC Verbundkeramiken

Projektbeschreibung: Ein Zusammenhang zwischen der Mikrostruktur der Verbundkeramik, seiner Zusammensetzung und den mechanischen Bauteileigenschaften soll aus den charakteristischen Größen der Einzelkomponenten und dessen Zusammenhalt hergestellt werden. mehr ...


Gegenüberstellung WPC-Grünkörper und daraus hergetellten SiSiC-Keramiken

Entwicklung effizienter Wege zur Herstellung von SiSiC-Keramiken aus WPC


Projektbeschreibung: Siliciumcarbid ist der wichtigste Vertreter der Nichtoxidkeramiken und besetzt nach Aluminiumoxid das größte Feld der technischen Keramiken. Siliciuminfiltriertes Siliciumcarbid (SiSiC) ist aufgrund der hohen Korrosions- und Verschleißbeständigkeit und der auch bei hohen Temperaturen guten mechanischen Eigenschaften mehr ...


Logo BRAGECRIM

Development of wear resistant and dry self-lubricating coatings on sintered steels from polymer-derived ceramics (BRAGECRIM)


Projektbeschreibung: The aim of this project is to develop PDC coatings on sintered, pre-sintered and non-sintered parts. The goal is to obtain a metal component with a wear resistant surface by using hard ceramic phases in combination with a dry self-lubricant feature ... mehr ...


Neue Werkstoffe für automotive Dichtungsanwendungen und Beschichtungen im Heißgasbereich (HOTCOAT-Seal)


Projektbeschreibung: Im Projekt HOTCOAT-Seal geht es darum, die Eigenschaften von Dichtungen für Heißgasanwendungen im Automobilbereich durch Beschichtungen auf Basis von präkeramischen Polymeren zu verbessern. mehr ...



Verantwortlich für die Redaktion: Dr.-Ing. Carolin Sitzmann

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