3D-Drucken Entwicklung neuer feuerfester keramischer Werkstoffe mittels 3D-Drucker

Bei dem neuen Schwerpunktprogramm „Fire“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) zur Entwicklung einer völlig neuen Generation feuerfester Werkstoffe ist auch die Hochschule Bonn-Rhein-Sieg mit einem Forschungsprojekt beteiligt.

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IZNE Hochschule Bonn-Rhein-Sieg

In dem Projekt von Professor Dr. Wolfgang Kollenberg geht es speziell um neue Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus neuen keramischen Werkstoffen, denn viele sogenannte Feuerfestanwendungen beruhen derzeit noch auf Produkten mit einem hohen Anteil Kohlenstoff. Der Nachteil sind die damit verbundenen CO2-Emissionen. Diese Produkte durch neue Werkstoffe von derselben Qualität ohne den Nachteil der Emissionen zu ersetzen, ist ein Ziel des DFG-Schwerpunktprogramms. Die Idee dabei ist es, ein Bauteil nicht nur aus einem homogenen Material herzustellen, sondern aufgrund besonderer Beanspruchungen mit Nanopartikeln zu kombinieren, unter Umständen auch nur an bestimmten Stellen in Abhängigkeit vom Bedarf, erklärt Professor Kollenberg. Diese lokale Variation des Gefüges ermöglicht es, Eigenschaften mehrerer Werkstoffe in einem Bauteil zu vereinen. Auf dem Prüfstand stehen feuerfeste Werkstoffe im Hinblick auf die Eigenschaften Abrieb, Temperaturwechsel, Korrosionsbeständigkeit oder Dauertemperaturbeständigkeit. Anwendungsgebiete sind beispielsweise der Motorenbau, die Stahl- und die Zementindustrie. Die Versuchskörper werden mit einem 3D-Drucker hergestellt. Er baut computergesteuert Werkstücke Schicht für Schicht aus Pulver und Bindemittel auf. Zuerst wird eine dünne Schicht Pulver - die Basis ist Aluminiumoxid - aufgetragen. Anschließend wird ein Bindemittel an den Stellen aufgesprüht, die stehen bleiben sollen. Dieser Prozess wird Schicht für Schicht wiederholt, bis ein dreidimensionales Objekt entsteht. Am Ende wird das nicht fixierte Pulver herausgeblasen. So lassen sich sehr filigrane und komplexe Formen drucken.

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