Nutzung eines Polymer-Sprühverfahrens für die Matrizierung von keramischen Verbundwerkstoffen

Gefüge (Kohlefasern, SiOC/TiC)

© TUB, ES3

Die Verwendung eines im Hause entwickelten Sprüh-Beschichtungsverfahrens für die Matrizierung keramischer Verbundwerkstoffe (Ceramic Matrix Composites - CMC) ermöglicht die Herstellung komplexer und definierter Materialkombinationen zu einem Verbundwerkstoff. Bei diesem Verfahren wird das anisotrope Schrumpfungsverhalten einer aufgesprühten und direkt pyrolysierten Silizium-basierten Polymerschicht zur Matrixbildung genutzt. Statt ein vorgefertigtes Fasergebilde vollständig mit einer flüssigen Matrixvorstufe zu infiltrieren, wird diese hier während des Faserwickelns schichtweise "zwischen" die einzelnen Faserlagen gebracht. Mit Hilfe einer bereits entwickelten Sprühtechnik als Beschichtungsverfahren erfolgt das Zerstäuben der Polymerlösung, um gleichmäßige dünne Schichten auf verschiedenen Faser- und Gewebearten zu erzeugen. Eine in den Prozess integrierte Temperaturbehandlung mit Hilfe eines Infrarot-Strahlungsofens vernetzt und (teil-) pyrolysiert den Precursor, der in ein anorganisches Glas oder eine Keramik überführt wird. Ziel ist die Herstellung möglichst dichter CMC’s durch das simultane Wickeln von Faserrovings und den Sprüh- und Pyrolysevorgang des Si-Precursors. Das automatisierte Verfahren bietet die Möglichkeit zur Verwendung von keramischen Füllern, welche die Schrumpfung bei der Pyrolyse vermindern und das Spektrum der Materialeigenschaften erweitern. So sind beispielsweise auch gradierte bzw. strukturierte Matrices herstellbar.

• Einschrittverfahren: Kombination aus Polymer-Sprühen und Wärmebehandlung mittels IR-Strahlungsofen
• Zeit- und Kostenersparnis durch einfache Prozessführung

Dieses Projekt wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert.
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Modellbauteil

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