Werktstofftechnik Glas und Keramik präsentierte Forschungsergebnisse

Die 92. DKG-Jahrestagung fand vom 20. bis 22. März 2017 an der Technischen Universität Berlin statt. Wie in den Vorjahren wurde die Jahrestagung in Verbindung mit dem Symposium Hochleistungskeramik des Gemeinschaftsausschusses der DKG und der DGM durchgeführt. Auch in diesem Jahr bot dieser jährliche Branchentreff allen Keramikinteressierten aus Industrie, Lehre, Forschung und Entwicklung eine hervorragende Plattform eigene Ergebnisse zu präsentieren, Anregungen aus dem umfangreichen Vortrags- und Posterprogramm aufzunehmen und vor allem mit Fachkollegen intensiv zu diskutieren.

Additive Fertigung, Biokeramik, Kohlenstoffmaterialien, Fügen und die Grundlagenforschung in der Werkstoffwissenschaft standen im Fokus des diesjährigen wissenschaftlichen Programms. Eingeladene Referenten aus den USA, Japan, China und Weißrussland, das Partnerland der diesjährigen Tagung, stellten aktuelle Entwicklungen auf dem Gebiet der keramischen Werkstoffe in Industrie und Forschung vor. Die Vorstellung der Forschungslandschaft in der Region Berlin-Brandenburg (Bundesanstalt für Materialforschung) regte zum interdisziplinären Austausch an. Weitere Schwerpunkte der Tagung 2017 spiegelten die neue Matrixstruktur aus DKG-Fachausschüssen und DKG-Fachgebieten wider. Fortgeführt wurde die Internationalisierung der Tagung durch eine durchgängige Gestaltung von Vortragsfolien und Postern in englischer Sprache und durch die verstärkte Einladung von ausländischen Experten.

In diesem Jahr fanden die Vorstandswahlen der DKG auf der Jahrestagung statt. Frau Prof. Dr. Antje Liersch, Fachrichtung Werkstofftechnik Glas und Keramik; Hochschule Koblenz, wurde in den Vorstand gewählt. Sie löst damit das langjährige Vorstandsmitglied der DKG, Herrn Prof. Dr. Gernot Klein, ab. Somit bleibt die Fachrichtung Werkstofftechnik Glas und Keramik der Hochschule Koblenz in der europaweit bedeutendsten Vereinigung der Keramik nahtlos vertreten.

Dipl.-Ing. Christopher Ulbrich, M.Eng. (wissenschaftlicher Mitarbeiter; Forschungsteam Prof. Dr. Gernot Klein) präsentierte die Forschungsergebnisse zur Grundlagenforschung in der Werkstofftechnik. Die gezielte Festigkeitssteigerung silikatkeramischer Werkstoffe beruht auf verschiedenen Wirkmechanismen. Diese werden in der gängigen Literatur teils kontrovers diskutiert. Ziel war es, die Festigkeit eine silikatkeramischen Werkstoffes durch eine gezielte Rohstoffsubstitution der im Werkstoff befindlichen Hartstoffkomponente zu steigern und die Wirkmechanismen im Hinblick auf den Stand der Technik zu analysieren und zu bewerten. Kombinationen von unterschiedlichen Flussmitteln und einer in der Schmelze schwer löslichen kristallinen Komponente wurden in differierender Zusammensetzung untersucht. Hintergrund des Einsatzes dieser Rohstoffe war die Reduzierung des für die Festigkeit schädlichen Restquarzes und die Erzeugung einer Druckverspannung im Mikrogefüge, die aus dem differierenden Wärmedehnungsverhalten von amorpher und kristalliner Phase resultiert. Durch Gefügeuntersuchungen und diverse Berechnungen konnten die für die Festigkeit relevanten Eigenschaften zuverlässig gezeigt werden.

Dipl.-Ing. Pascal Seffern, M.Eng. (ehemaliger wissenschaftlicher Mitarbeiter; Forschungsteam Prof. Dr. Gernot Klein) stellte in seinem Vortrag: „Neue Verfahren zur Bestimmung des zeitunabhängigen und zeitabhängigen Fließverhaltens von Ton-Wasser-Suspensionen“ vor.

Aus der Entwicklung hin zu steigenden Prozessgeschwindigkeiten und immer komplexeren Vorgängen beim Schlickergussverfahren in der keramischen Industrie resultieren Ausschussquoten zwischen 5 und 10%. Dabei werden die Einflüsse der Mineralogie, chemischen Zusammensetzung, Korngrößenverteilung und zahlreichen weiteren Einflussfaktoren nicht ausreichend berücksichtigt. In der keramischen Industrie fehlt es derzeit an geeigneten rheologischen Kenngrößen und der Möglichkeit, das Fließverhalten tonmineralhaltiger Rohstoffe abzuschätzen.

Zeitabhängiges (thixotropes und rheopexes) Verhalten wird über Strukturzustände (Stadien des Auf- und Abbaus einer Ursprungsstruktur) und die dazu benötigten Zeiten erfasst. Diese Methode generiert Vergleichswerte, die zur Qualitätskontrolle geeignet erscheinen, allerdings wenige Informationen zum tatsächlichen Verhalten der Suspension liefern. Eine neue Auswertemethode, die Informationen über Auf- und Abbaugeschwindigkeiten der Struktur liefert, wurde vorgestellt. Darüber hinaus werden Kombinationen aus rheopexen und thixotropen Reaktionen erfasst und einbezogen.

Die Messung des zeitunabhängigen Verhaltens tonmineralhaltiger Suspensionen ist nicht vereinheitlicht, was zu starken Abweichungen in den aufgezeichneten Messwerten führt. Einheitliche Messvorschriften und die Einflussfaktoren der Rohstoffe auf das Fließverhalten der Suspensionen werden dargestellt. Aus diesen Informationen werden ein mathematisches Modell und eine Benchmark zur Bewertung erstellt.

In einem an der industriellen Praxis orientierten Studiengang bildet die Hochschule Koblenz am WesterWaldCampus naturwissenschaftlich interessierte Menschen zum Bachelor und Master of Engineering „Ceramic Science and Engineering“ aus. Darüber hinaus nutzen Absolventinnen und Absolventen in ihrem beruflichen Werdegang die hervorragenden Standortmöglichkeiten, ein umfassendes Netzwerk mit der Industrie, Verbänden und Netzwerken.

Quelle: 2017 DKG Deutsche Keramische Gesellschaft e. V.