Biokraftstoffe Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekte

Verbundvorhaben: Lager- und Friktionswerkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen: Teilvorhaben 2: Technologische und Werkstoffentwicklung im industriellen Maßstab

Anschrift
Schunk Kohlenstofftechnik GmbH - Abt. Composites
35452 Heuchelheim
Rodheimer Str. 59
Kontakt
Dr. Roland Weiß
Tel: +49 641 608-1523
E-Mail: roland.weiss@schunk-group.com
FKZ
22019196
Anfang
01.10.1998
Ende
30.09.2001
Aufgabenbeschreibung
Im Rahmen des vorliegenden Verbundprojektes werden Siliciumcarbidwerkstoffe aus einheimischen nachwachsenden Rohstoffen wie Flachs- oder Hanffasern entwickelt. Ziel des Vorhabens ist die Herstellung einer "duktileren" SiSiC-Keramik über eine CIC-Route unter Erhalt der von der Natur vorgegebenen Mikrostruktur im nachwachsenden Rohstoff. Die SiC-Werkstoffe sollen als Lagerwerkstoffe für Pumpen, als Friktionswerkstoffe für Bremsenmaterialien und als Konstruktionswerkstoffe für lasttragende Bauteile optimiert werden. Die Technologie- und Werkstoffentwicklung im industriellen Maßstab wird auf Parameteroptimierungen für die Temperaturbehandlungsprozesse wie Pyrolyse, Carbonisierung und Graphitierung basieren. Die Formgebungsverfahren und die dafür erforderliche Zusammensetzung der Ausgangswerkstoffe sollen bauteilabhängig untersucht und optimiert werden. Für die Reaktionssilizierung der CIC-Zwischenprodukte werden seitens SKT Standardverfahren eingesetzt, welche für den jeweiligen Anwendungsfall optimiert werden sollen. Die Werkstoff- und Bauteilentwicklung beinhaltet fertigungsbegleitende QS-Maßnahmen.
Ergebnisdarstellung
Naturfaser-Rohstoffe unterschiedlicher Art und Provenienz wurden analysiert und deren werkstofftechnische und produktionstechnische Potenziale bei der Konversion zu Kohlenstoff- und Siliciumcarbid-Werkstoffen aufgezeigt. Am Modellsystem Flachs wurden Grundlagen der Konversion und der Gefügegestaltung biogener Si-SiC-C-Werkstoffe erarbeitet und hinsichtlich ihrer Eignung für Lagerwerkstoffe getestet. Die entwickelten biogenen Keramikwerkstoffe sind durch spezielle Verbundstrukturen ausgezeichnet und erreichen das Eigenschaftsniveau kommerziell verfügbarer Vergleichswerkstoffe. Eine vollständige Prozesskette vom nachwachsenden Rohstoff bis zum mechanisch, thermisch und korrosiv hoch belastbaren Gleit- und Friktionswerkstoff wurde erarbeitet. Die Fertigungslinie wurde für spezielle Einsatzmuster bis zum prototypischen Bauteil (prototypische Elemente für pumpenspezifische Radial- und Axiallager) geführt. Positiv zu bewertende Ergebnisse von Eigenschaftsprüfungen und Anwendungstests liegen aus den Untersuchungen im Verbund vor. Auslagerungstest und Einsatzuntersuchungen für Anwendungen in keramischen Lagern bestätigen neben einer Stabilität in sauren Umgebungsmedien die für Si-SiC-Werkstoffe typische Anfälligkeit unter alkalischen und hydrothermalen Bedingungen. Werkstofftechnische Verbundstrukturen zur Vermeidung dieser korrosiven Schädigungen wurden angearbeitet. Die Übertragbarkeit auf großtechnische Prozesse wurde im Teilvorhaben 2 nachgewiesen. Mit dem erreichten Entwicklungsstand werden Grundaussagen zu den werkstofftechnischen und technologischen Möglichkeiten dieser neuen biogenen Werkstoffe bereit gestellt sowie Ansatzpunkte für eine mikrostrukturelle Nutzung der hierarchischen pflanzlichen Verbundstrukturen aufgezeigt. Neben den pulvertechnologischen Herstellungsrouten wurde die prozessökonomisch besonders interessante Veredelung von organisch gebundenen Faserverbundplatten in großformatige Carbonisat-Produkte zu ersten Pilotmustern geführt.

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Basisdaten Nachwachsende Rohstoffe
European Technology and Innovation Platform Bioenergy – Support of Renewable Fuels and Advanced Bioenergy Stakeholders 2
ADVANCEFUEL: Unterstützung der Markteinführung fortschrittlicher flüssiger Biokraftstoffe und anderer flüssiger erneuerbarer Kraftstoffe im Verkehrssektor bis 2030 und darüber
IEA - Technology Collaboration Programme Advanced Motor Fuels
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