Keramikseminar 2024

nächster Termin: 05./06. März 2024, Anmeldungen sind ab sofort möglich.

Grundlagen der Keramik

für Technische Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

Dieses Seminar wendet sich an diejenigen, die ein grundlegendes Verständnis für keramische Werkstoffe im Rahmen ihres Arbeitsgebietes erlangen wollen. Keramiken unterscheiden sich in vielen Eigenschaften von Kunststoffen oder Metallen. Dadurch ergeben sich Vorteile für viele Anwendungen, wie beispielsweise die hohe Härte und Verschleißbeständigkeit, die elektrische Isolation, die Beständigkeit bei hohen Temperaturen und vieles mehr. Auf der anderen Seite gibt es auch Nachteile, wie die Sprödigkeit. Im Rahmen dieses Seminars lernen die Teilnehmerinnen und Teilnehmer

  • die unterschiedlichen keramischen Werkstoffe von Porzellan, über Aluminiumoxid bis Siliciumnitrid
  • die wichtigsten Eigenschaften und die Aussagekraft der entsprechenden Prüfverfahren
  • die verschiedenen Anwendungsgebiete keramischer Werkstoffe

kennen.

Programm:

  1. Silicatkeramik
    Für diese Werkstoffgruppe, zu der Porzellan, Cordierit und Steatit zählt, werden natürliche Rohstoffe eingesetzt. Technisches Porzellan enthält Zusätze von Aluminiumoxid, wodurch die Festigkeit von Hochspannungsisolatoren gesteigert wird. Cordierit zeichnet sich durch eine geringe thermische Dehnung aus und wird beispielsweise als Katalysatorträger im PKW eingesetzt. Steatit weist eine gute elektrische Isolation auf und findet sich in nahezu allen Haushaltsgeräten.
    Ausgehend von natürlichen und synthetischen Rohstoffen werden die einzelnen Werkstoffe im Detail vorgestellt, ihre Eigenschaften und Unterschiede werden aufgezeigt.
  2. Oxidkeramik
    Aluminiumoxid wird aus Aluminiumhydroxid, einem Zwischenprodukt bei der Aluminiumherstellung, gewonnen und ist daher in großen Mengen verfügbar. Im Bereich der technischen Anwendungen ist Aluminiumoxid aufgrund der hohen Härte und der guten elektrischen Isolation weit verbreitet. Zirconiumoxid wurde in den 1980er Jahren entwickelt und zeichnet sich durch seine Festigkeit und Zähigkeit aus, die durch Phasenumwandlungen hervorgerufen wird. Bekannteste Anwendung ist der Zahnersatz.
    Herstellung und Eigenschaften dieser Werkstoffe werden ausgehend von den Rohstoffen bis zu den gesinterten Bauteilen erläutert.
  3. Nichtoxidkeramik
    Sand und Kohle reagieren bei Temperaturen zwischen 1700°C und 2500°C zu Siliciumcarbid, das wegen seiner sehr hohen Härte als Schleifmittel eingesetzt wird. Durch seine weiteren Eigenschaften, wie geringe Dichte, hohe Wärmeleitfähigkeit, geringe thermische Dehnung und gute Korrosionsbeständigkeit, wird es als keramischer Werkstoffe in verschiedensten Anwendungen eingesetzt. Nitridkeramiken wie Siliciumnitrid und Aluminiumnitrid wurden erste in den letzten Jahrzehnten entwickelt und zählen zu den jüngsten keramischen Werkstoffen. Aluminiumnitrid zeigt eine ungewöhnliche Eigenschaftskombination: hohe Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitiger elektrischer Isolation – wodurch der Einsatz in der Elektronik möglich ist.
    Auch in dieser Werkstoffgruppe wird der Herstellungszyklus vom Rohstoff bis zum Produkt erklärt und die Eigenschaften gegenüber den vorher beleuchteten Keramiken erläutert.
  4. Feuerfestkeramik
    Keramiken können im Gegensatz zu Metallen und Kunststoffen extrem hohe Temperaturen aushalten. Aus diesem Grund werden sie seit Jahrtausenden in der Metallurgie eingesetzt. Heute werden sie auch in der Müllverbrennung oder in der Energieerzeugung verwendet um hohe Temperaturen zu isolieren. Hierzu müssen Feuerfestwerkstoffe einige Unterschiede gegenüber sogenannten Strukturkeramiken besitzen.
    Die Gruppe der Feuerfestkeramiken wird vorgestellt, der Unterschied gegenüber Strukturkeramiken wird aufgezeigt und die resultierenden Eigenschaften werden erklärt.
  5. Werkstoffe im Vergleich
    Die verschiedenen Keramiken unterscheiden sich zum Teil fundamental: Aluminiumoxid ist ein guter elektrischer Isolator, SiC ist ein guter elektrischer Leiter. Porzellan zerbricht bekanntermaßen schnell, aus Zirconiumoxid können Spiralfedern hergestellt werden.
    Nachdem zuvor die Grundlagen der 3 Werkstoffgruppen vermittelt wurden, werden jetzt die unterschiedlichen Materialeigenschaften vergleichend vorgestellt.
  6. Prüfung und Charakterisierung von Keramiken
    Die chemische Zusammensetzung und die kristallinen bzw. amorphen Bestandteile bestimmen die Eigenschaften der keramischen Werkstoffe. Um sie zu charakterisieren stehen verschiedene analytische Verfahren zur Verfügung. Die wichtigsten Verfahren werden vorgestellt, der Bezug zwischen Messwerten und Materialeigenschaften wird erklärt.
    Keramische Eigenschaften wie Härte, Festigkeit, Porosität, Wärmeleitfähigkeit oder thermische Dehnung sind die wichtigen Kennwerte, um die richtigen Materialien für ihren Einsatz auszuwählen. Da einige physikalische Eigenschaften in den Werkstoffdatenblättern der Hersteller angegeben werden, ist es für den Anwender wichtig diese fundiert bewerten und hinterfragen zu können. Es werden die unterschiedlichen Prüfungen vorgestellt und der Bezug zwischen Messwerten und Eigenschaften vermittelt.
  7. Formgebung und Sintern
    Die Herstellung keramischer Bauteile erfolgt immer nach einer ähnlichen Prozesskette: Rohstoffe und Additive werden gemischt, die Masse in Form gebracht und der Formkörper abschließend gesintert. Von zentraler Bedeutung ist das Formgebungsverfahren. Hier stehen Pressen, Extrudieren, Spritzgießen und viele andere Verfahren zur Verfügung. Durch den Sinterprozess bilden Rohstoffpartikeln Feststoffbrücken und schließlich einen stabilen Verbund aus. Die Sintertemperatur richtet sich nach dem Rohstoff und schwankt zwischen 1.200°C und >2.000°C. Nitride und Carbide müssen unter einer Sauerstoff freien Atmosphäre gesintert werden.
  8. Additive Fertigung keramischer Bauteile
    Die Additive Fertigung – auch als 3D-Druck bekannt – hat auch in der Keramikfertigung Einzug gehalten. Es stehen unterschiedliche Verfahren zur Verfügung (Photopolymerisation, Binder Jetting, Material Extrusion, Material Jetting, 3D-Siebdruck), die sowohl für die Herstellung von Einzelteilen, als auch für die Serienfertigung genutzt werden können. Hervorzuheben ist, dass mit der Additiven Fertigung Geometrien gefertigt werden können, die mit konventionellen Verfahren nicht möglich sind. Somit eröffnet die Additive Fertigung neue Gestaltungsmöglichkeiten und Anwendungen.
  9. Anwendungsbeispiele keramischer Bauteile
    Aus der breiten Palette unterschiedlichster Anwendung keramischer Bauteile in der Technik werden Beispiele vorgestellt: Automobil, Maschinenbau, Medizintechnik, Elektronik, Energietechnik.

Das Seminar beginnt am 5. März 2024 um 12.30 Uhr und endet am 6. März um 13.30 Uhr.

Frühbucher-Preis: 700,- € bei Anmeldung bis 01.02.2024
Regulärer Preis:  750,-€ bei Anmeldung ab dem 01.02.2024
zzgl. Übernachtungskosten

Anmeldeschluss ist der 20.02.2024

Teilnehmerzahl: max. 10 Personen

Interessenten können sich gerne bei Tina Hendricks anmelden: b.hendricks@wzr.cc

Es gelten unsere AGB.

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