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Keramische Verbundstrukturen



 Hochleistungsbremse aus Faserverstärkter Keramik
zum Bild Hochleistungsbremse aus Faserverstärkter Keramik
Faserverstärkte Keramiken stellen eine neue Werkstoffklasse dar, in denen die herausragenden Eigenschaften von monolithischen Keramiken, wie z.B. hohe thermische und chemische Beständigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit mit völlig ungewohnten Qualitäten, wie extreme Thermoschockstabilität, Schadenstoleranz und quasiduktiles Bruchverhalten kombiniert sind.

Das Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschung begann vor fast 20 Jahren mit der verfahrenstechnischen Entwicklung von CMC Werkstoffen (Geramic Matrix Composites) für Thermalschutzstrukturen von wiederverwendbaren Raumfahrzeugen. Die Herstellung dieser sogenannten C/C-SiC Werkstoffe und Bauteile erfolgt über den, ebenfalls vom Institut entwickelten, LSI-Prozess (Liquid Silicon Infiltration). Im Vergleich zu den herkömmlichen CMC-Herstellverfahren wie CVI (Chemical Vapour Infiltration) und LPI (Liquid Polymer Infiltration) bietet der LSI-Prozess sowohl technologische als auch wirtschaftliche Vorteile, die den  industriellen Einsatz von CMC-Bauteilen auch außerhalb der Luft- und Raumfahrt möglich machen. Ein Beispiel hierfür sind keramische Bremsscheiben für PkW, an deren Entwicklung das DLR maßgeblich beteiligt war, und die derzeit von mehreren PkW-Herstellern in Sport- und Oberklassenfahrzeugen eingesetzt werden.

Im Rahmen von DLR-internen und öffentlich geförderten Verbundprojekten sowie bilateralen Projekten mit der Industrie wurde eine Vielzahl von innovativen C/C-SiC Bauteilen erfolgreich entwickelt und lizenziert. So führte beispielsweise die Kooperation mit der Fa. Schindler Elevator Ltd. zur Markteinführung einer neuen Hochleistungsbremse für Aufzüge.

Umfangreiche Erfahrungen liegen vor in den Bereichen:

  • Thermalschutzsstrukturen in Leichtbauweise für Raumfahrzeuge.
  • Friktionswerkstoffe und -komponenten (Bremsscheiben, Reibbeläge) für die Fahrzeugtechnik und den Anlagenbau
  • Ausdehnungsarme, hochsteife Strukturen aus C/C-SiC und biomorphen SiSiC-Werkstoffen für die optische Datenübertragung und die Messtechnik
  • Thermisch und abrasiv extrem belastete Flugkörperkomponenten aus nichtoxidischen und oxidischen CMC-Werkstoffen
  • Wärmeübertragerkomponenten für die Kraftwerkstechnik
  • Leichtbaupanzerungen und hochsteife, komplexe Strukturen aus biomorphen SiSiC-Werkstoffen
  • Technologietransfer zur Übertragung erfolgreicher Entwicklungen in die Serienproduktion

Die aktuelle Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung von CMC-Technologie und Strukturbauteilen und umfasst:

  • Werkstoffentwicklung
  • Prozessentwicklung
  • Keramische Strukturbauteile
  • Qualitätssicherung
  • Zerstörungsfreie Bewertungsmethoden

Kontakt
Dr.-Ing. Dietmar Koch
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschung

Stuttgart

Tel.: +49 711 6862-470

Fax: +49 711 6862-227

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Downloads
Keramische Verbundstrukturen (1,3 MB)
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