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Nr. 3 / 21. Januar 2000 / mea
Keramische Werkstoffe und Mikrobauteile
Zwei neue Sonderforschungsbereiche eingerichtet
An der Universität Karlsruhe wurden zum 1. Januar 2000 zwei neue Sonderfor-schungsbereiche der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) eingerichtet. Sie be-fassen sich mit der Entwicklung von Werkzeugen zum Einsatz ingenieurkeramischer Werkstoffe sowie mit Fertigungsverfahren für Mikrobauteile.
Im Sonderforschungsbereich "Hochbeanspruchte Gleit- und Friktionssysteme auf Basis ingenieurkeramischer Werkstoffe" sind Wissenschaftler aus fünf Instituten der Fakultät für Maschinenbau, aus dem Zentrallaboratorium des Instituts für Keramik im Maschinenbau sowie aus zwei Instituten des Forschungszentrums Karlsruhe in 13 wis-senschaftlichen Forschungsprojekten beteiligt. Sprecher ist Professor Dr.-Ing. Karl-Heinz Zum Gahr, Institut für Werkstoffkunde II. Vier interdisziplinäre Arbeitskreise sol-len intensive Zusammenarbeit und optimalen Informationsaustausch gewährleisten.
Neue Werkstoffe erprobt
Ziel der fächerübergreifenden Zusammenarbeit ist es, an exemplarisch ausgewählten Bauteilen beziehungsweise Systemen mit wissenschaftlichen Methoden die notwendi-gen Werkzeuge zum Einsatz ingenieurkeramischer Werkstoffe unter hoher Reibungs-beanspruchung und mechanischer Belastung zu erarbeiten. Getriebe, Kupplungen, Hochdruckpumpen für direkteinspritzende Ottomotoren und mediengeschmierte Pum-pen für die chemische Industrie gehören zu den Einsatzmöglichkeiten, für die durch enge interdisziplinäre Zusammenarbeit auf den Gebieten Konstruktion, Werkstoffent-wicklung, Modellierung und Tribologie innovative Konzepte erarbeitet werden. Die DFG stellt hierfür über einen Zeitraum von drei Jahren etwa 6,6 Millionen Mark zur Verfü-gung.
Zu den vorteilhaften Eigenschaften von Ingenieurkeramiken gehören insbesondere ihre einzigartige Kombination aus hoher Steifigkeit und Härte mit hoher thermischer und chemischer Beständigkeit. Keramische Werkstoffe werden derzeit beispielsweise als Gleitringdichtungen in Pumpen und Fadenführer in der Textilindustrie eingesetzt. Von einer vermehrten Anwendung in der Praxis erwarten die Forscher neben erheblichen Leistungsverbesserungen ökonomische, technische und ökologische Vorteile. Eine Verringerung der Umweltbelastung durch toxische Medien, längere Lebensdauer und höhere Leistung bei geringerer Baugröße zählen zu den Pluspunkten. Partner aus der Industrie sollen frühzeitig in die Forschungsarbeiten eingebunden werden, um ein er-folgreiches Umsetzen der erarbeiteten technischen Lösungen in eine Serienanwen-dung zu fördern.
Nähere Informationen: Dr. Johannes Schneider
Tel.: (07247) 82 29 19
Fax: (07247) 82 45 67
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Fertigungsverfahren für Mikro-Bauteile
Mit den Fertigungsverfahren Mikro-Pulverspritzgießen und Mikrogießen befasst sich der Sonderforschungsbereich "Entwicklung, Produktion und Qualitätssicherung urgeformter Bauteile aus metallischen und keramischen Werkstoffen". Vier Insti-tute der Fakultät für Ma-schinenbau der Fridericiana sowie das Institut für Materialfor-schung III des For-schungszentrums Karlsruhe sind beteiligt, Sprecher ist Prof. Dr.-Ing. Hartmut Weule, Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebstechnik. Für die erste dreijährige Projekt-phase hat die DFG rund zehn Millionen Mark bewilligt. Es sollen Bauteile hergestellt werden, in denen Strukturen von bis zu zehn Mikrometer funktions-bestimmend sind. Zum Vergleich: Ein Haar hat einen Durchmesser von 80 Mikrometer. Derzeit ist das Einsatzgebiet von belastbaren Mikrokomponenten aufgrund der verfüg-baren, meist zweidimensionalen Fertigungstechnologien jedoch noch stark einge-schränkt, da als Werkstoffe nur Silizium, ungefüllte Kunststoffe und einige Nichteisen-metalle mi-krostrukturierbar sind. Die für den SFB ausgewählten Fertigungsverfahren machen es möglich, sowohl Keramiken als auch Metalle formgebend zu bearbeiten. Dadurch sind die Bauteile an vielfältige Anforderungen der Informations-, Medizin- und Biotechnik sowie des Kraftfahrzeugbaus anpassbar.
Bislang finden Mikrobauteile beispielsweise in der minimalinvasiven, den Eingriff in den Körper möglichst gering haltenden Chirurgie oder als Airbag-Sensor im Auto Einsatz. Das Erweitern des Materialspektrums um Keramiken und Metall-Legierungen könnte künftig Anwendungen ermöglichen, in denen autonome Roboter Wartungsarbeiten in den Rohrleitungen von Kraftwerken übernehmen. Denkbar ist auch der Einsatz miniatu-risierter Bauteile in agierendem Spielzeug, das rollt oder läuft und der Unterhaltungsin-dustrie neue Produkte bietet.
Die Wissenschaftler versprechen sich die Verwirklichung neuer Produktideen durch steigende Funktionalität auf kleinstem Bauraum. Zur Unterstützung des Forschungs-verbunds bildet sich ein Industriebegleitkreis, der als Steuergremium dient und die in-dustrielle Verwertbarkeit der zu entwickelnden mechanisch, thermisch und chemisch hochbelastbaren dreidimensionalen Mikrobauteile sichern soll. Ideen und Wünsche aus der Industrie sollen so bereits in die grundlegenden Forschungsarbeiten einfließen.
Nähere Informationen: Dipl.-Ing. Volker Hüntrup
Tel.: (0721) 608 4288
volker.huentrup@mach.uni-karlsruhe.de
Diese Presseinformation ist im Internet unter folgender Adresse abrufbar:
http://www.uni-karlsruhe.de/~presse/Pressestelle/pi003.html
http://www.uni-karlsruhe.de/~presse/Pressestelle/pi003.html
Criteria of this press release:
Materials sciences, Mechanical engineering
transregional, national
Research projects
German
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