Keramik aus Papier

Foto: Ein gesintertes Turbinenrad

Die hochgefüllten Papiere können trotzdem mit der Papiermaschine erzeugt, beschichtet und geformt werden. So können sehr dünnwandige und komplex geformte Werkstoffstrukturen realisiert werden.

Dr. Andreas Hofenauer und Renate Kirmeier von der Papiertechnischen Stiftung (PTS) in München sowie Dr. Nahum Travitzky und Hans Windsheimer von der Friedrich-Alexander- Universität Erlangen-Nürnberg haben eine Technik zur Herstellung keramischer Bauteile aus sinterfähigen Papieren entwickelt. Diese Papiere werden mit keramischen Füllstoffen bis 85 Massenprozent angereichert, so dass sie in einem Sinterprozess in keramische Werkstoffe umgewandelt werden können.

Ein wichtiges Anwendungsfeld ist die Hochtemperaturtechnik. Bei dem Schnellbrand von Porzellan sind großflächige Wärmeschutz-Bauteile notwendig. Sie bestehen aus hochtemperaturbeständigen Werkstoffen und grenzen unterschiedliche Brennkammerbereiche ab. Gegenwärtig sind die Schotten bis zu 6 Millimeter dick und müssen zusätzlich zum Brenngut aufgeheizt werden. Sinterfähiges Papier kann so bearbeitet werden, dass hohlräumige Keramikkörper mit geringer thermischer Masse entstehen, die den Energieverbrauch erheblich mindern.

Neben großflächigen Leichtbaustrukturen besteht in der keramischen Industrie ein hoher Bedarf an der raschen und kostengünstigen Herstellung von Prototypen und Kleinserien. Sinterfähige Papiere können an das Rapid-Prototyping-Verfahren "Laminated Object Manufacturing" (LOM) angepasst werden. Mit diesem Verfahren können 3-D-Strukturen über CAD-Modelle in Schichten zerlegt, die Schichten aus Spezialpapieren zugeschnitten und übereinander gelegt werden, so dass auch komplexe 3-D-Strukturen entstehen können.

Durch die Verwendung sinterfähiger Papiere kann die keramische Industrie eine große Bandbreite technischer Keramiken wie Oxide, Carbide und Nitride mit dem gleichen Verfahren herstellen.

COMPAMED.de; Quelle: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AiF)