Leichte Alternative für hohe Temperaturen

Werkstoffzentrum Rheinbach realisiert Halbzeuge aus PT-Keramik

05. Oktober 2009

Überaus vielversprechende Perspektiven für die Realisierung temperaturbeständiger Leichtbau-Lösungen zeichnen sich derzeit vor allem durch die Verwendung so genannter PT-Keramiken ab. Diese entstehen, indem der Zellulosemasse – Grundstoff jeder Papierproduktion – ein keramischer Rohstoff, beispielsweise Aluminiumoxid (Al2O3), zugemischt wird. Dieser traditionelle Verfahrensschritt der Papiererzeugung wurde in Forschungsprojekten der Papiertechnischen Stiftung (PTS), München entscheidend weiterentwickelt: Ein neuer Prozess erlaubt es, anstatt der bisher üblichen Füllstoffgehalte von 40 Gewichtsprozent die Papiere nun mit bis zu 85 Gewichtsprozent anzureichern. Durch diesen hohen Anteil anorganischer Füllstoffe nimmt das Papier die Materialeigenschaften eines keramischen Grünlings an, lässt sich aber dennoch zunächst wie normales Papier umformen und prägen. Das Material wird als präkeramisches Papier bezeichnet. Durch Laminieren können beispielsweise mehrere Lagen PT-Keramik zu Platten von hoher Festigkeit oder durch Verbinden gewellter Lagen mit zwei planaren präkeramischen Papieren können tragfähige Wellpappen-Strukturen realisiert werden. Nach der thermischen Behandlung und der Sinterung entstehen daraus rein keramische Bauteile – sprich: Leichtbau-Strukturen aus PT-Keramik! „Verglichen mit einer massiven Aluminiumoxid-Keramik gleicher Dicke werden so Gewichtsersparnisse von über 50 Prozent erreicht“, sagt Dieter Nikolay, der Entwicklungsleiter des WZR. Bauteile aus modifizierten PT-Keramiken haben eine extrem geringe Wärmekapazität und eine sehr hohe Steifigkeit. Sie eignen sich hervorragend als Konstruktionselemente für Hochtemperatur-Anwendungen bis 1.600 °C.