Hybrid-Fertigung von metallokeramischen Funktionsbauteilen für verschiedene Industriebereiche, Hybrid-Fertigung von metallokeramischen Funktionsbauteilen für verschiedene Industriebereiche

Description: Ziel des Vorhabens ist die Erforschung grobkörniger Verbundwerkstoffe auf der Basis von Stahl und Keramik für verschiedene Anwendungen bei Temperaturen bis 1100 Grad C. Die werkstofftechnische Innovation beruht auf der Übertragung bekannter Mechanismen grobkörniger Feuerfestkeramiken auf Composite aus einer Stahlmatrix mit keramischen Partikelzusätzen. Hierzu werden die mechanischen Eigenschaften und die Bearbeitbarkeit von Stahl mit der Korrosionsbeständigkeit gegenüber Metallschmelzen der verwendeten Keramiken kombiniert. Die neuartige Werkstofffamilie ist für die vielfältige Anwendungen im Bereich der Erzeugung, Aufbereitung und Verarbeitung von Metallschmelzen wie z.B. Aluminium, Kupfer, Zink und weiteren Leichtbaulegierungen von Interesse. Gegenüber den bisher eingesetzten Werkstoffen zeichnen sich die grobkörnigen Composite durch ihre Korrosionsbeständigkeit, Verarbeitbarkeit und Schadenstoleranz aus. Durch Anwendung additiver Formgebungsverfahren wird die Erzeugung verschiedenster Geometrien, Strukturen und Werkstoffkombinationen material- und energieeffizient möglich. Ergänzend dienen keramische Technologien (u.a. bildsame Formgebung, Pressen) der Erweiterung des Anwendungspotentials. Die Verfahren werden insbesondere hinsichtlich der Erzeugung von komplex geformten Schlüsselbauteilen (z.B.Pumpen, Rinnen, Rührer) erarbeitet. Ein wesentlicher Prozessschritt ist die Erzeugung von Grobkorn bis 6 mm aus den feinkörnigen Rohstoffen. Für die anschließende Formgebung kann dadurch die verfahrensbedingte Schwindung minimiert und möglich Probengrößen maximiert werden. Die verfahrenstechnische Innovation beruht auf der Anwendung von 3D-Druck und Flammspritzen zur additiven Erzeugung der Verbundwerkstoffe, mit der Möglichkeit zur zusätzlichen Funktionalisierung der Komponenten durch lokale Strukturierung hinsichtlich Gefüge (porös/dicht) und Werkstoffzusammensetzung (Integration elektrischer Heizer oder Sensoren). Der Antragsteller übernimmt den Part eines Insolvenzbedin. (Text gekürzt)

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Verbundwerkstoff ? Keramik ? Aluminium ? Metallschmelze ? Kupfer ? Werkstoff ? Sensor ? Zink ? Zusatzstoff ? Aluminiumherstellung ? Rohstoff ? Stahl ? Korrosionsbeständigkeit ?

Region: Baden-Württemberg

Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• Frech ZPF GmbH (Betreiber*in)
• Technische Universität Bergakademie Freiberg (Mitwirkende)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2022-08-01 - 2024-06-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Hybrid production of metal-ceramic functional components for various industrial sectors
  Description: The aim of the project is to investigate coarse-grained composites based on steel and ceramics for various applications at temperatures of up to 1100 °C. The materials technology innovation is based on the transfer of known mechanisms of coarse-grained refractory ceramics to composites made of a steel matrix with ceramic particle additives. For this purpose, the mechanical properties and machinability of steel are combined with the corrosion resistance to molten metals of the ceramics used. The novel family of materials is of interest for a wide range of applications in the production, preparation and processing of molten metals such as aluminum, copper, zinc and other lightweight alloys. Compared to previously used materials, the coarse-grained composites are characterized by their corrosion resistance, processability and damage tolerance. The use of additive shaping processes makes it possible to create a wide variety of geometries, structures and material combinations in a material- and energy-efficient manner. In addition, ceramic technologies (e.g. image forming, pressing) serve to expand the application potential. The processes are being developed in particular with regard to the production of complex-shaped key components (e.g. pumps, troughs, stirrers). An essential process step is the production of coarse grain up to 6 mm from the fine-grained raw materials. For subsequent shaping, this allows the process-related shrinkage to be minimized and possible sample sizes to be maximized. The process innovation is based on the use of 3D printing and flame spraying for additive generation of the composites, with the possibility of additional functionalization of the components through local structuring with respect to microstructure (porous/dense) and material composition (integration of electrical heaters or sensors). The applicant assumes the part of an insolvencybedin. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1126304

Status

Aktiv

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