08.09.2015

Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS

Extrusion ermöglicht extrem dünnwandige Keramikbauteile

Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS hat ein neuartiges Konzept entwickelt, um dünnwandige, einseitig verschlossene Röhren und ähnliche Geometrien aus Keramik durch hochproduktive Extrusionsverfahren herzustellen. Damit wird unter anderem die Massenfertigung von Batterien ermöglicht.

Das Extrudieren ist eines der gängigsten Formgebungsverfahren in der Technischen Keramik. Vorzugsweise wird es zur kostengünstigen Herstellung achssymmetrischer Bauteile verwendet. Beispiele dafür sind Wabenstrukturen, Rohre und Profile. Der Vorteil der Extrusion ist, dass komplexe Strukturen effizient als Endlosstrang hergestellt werden können. Herausforderungen sind filigrane Formen mit sehr dünnen Wandstärken. Dafür wurden im Fraunhofer IKTS Extruderaufbau, Werkzeugkonstruktion und Feedstocks unter Berücksichtigung von Abrasions- und chemischer Beständigkeit perfekt aufeinander abgestimmt. Zusätzlich konzipierten die Forscher spezielle Abnahme- und Trocknungstechnologien, die eine Deformation der Bauteile verhindern. Zum Konzept gehört eine sich bei senkrechter Extrusion unmittelbar an das Extruder-Mundstück anschließende Mikrowellentrocknung mit speziellem Durchlauftrockner.

Für die Herstellung der Feedstocks wurden Rohstoffmischungen für verschiedene Funktionswerkstoffe aufbereitet und mit organischen Hilfsstoffen wässrig plastifiziert. Bei dünnwandigen Extrudaten ist die sogenannte »Grünfestigkeit«, das heißt die Formstabilität des Grünlings nach dem Austritt aus dem Mundstück, von großer Bedeutung. Die speziell für die dünnwandigen Geometrien entwickelten Feedstocks zeichnen sich durch eine sehr gute Grünfestigkeit aus.

Gundula Fischer, Leiterin des Kompetenzzentrums Extrusion am Fraunhofer IKTS zu den neuen Entwicklungen: »Mit unserem Konzept können wir erstmals ein vollständiges Technologiepaket anbieten, um sehr lange, dünne und einseitig verschlossene Geometrien aus Keramik in kurzer Taktzeit herzustellen. Für mehrere höchst interessante Werkstoffe haben wir die Tauglichkeit bereits nachgewiesen, beispielsweise bei Elektrolytrohren, die sehr kostengünstige Batterien für die Energiewende erst ermöglichen. Mit unserer Ausrüstung, die verschiedene Kolbenpressen und Schneckenextruder umfasst, stehen wir gern bereit, um Kundenprojekte zu realisieren.«

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