laufende Projekte
- Projektlaufzeit: 1.Juli 2020 – 1.12.2023
- Partner: LEC GmbH, Lehrstuhl für Struktur- und Funktionskeramik, INNIO Jenbacher GmbH & Co OG
Die konventionellen Materialien für Elektroden von Zündkerzen, die in Großgasmotoren verwendet werden stoßen hinsichtlich ihrer Belastbarkeit inzwischen an ihre Grenzen. Ziel des Projekts ist die Identifikation möglicher keramischer Werkstoffe, die als Ersatz für die konventionellen Elektrodenmaterialien dienen sollen. In einem ersten Schritt werden durch Schadensanalysen an ausgefallenen Zündkerzen bzw. Elektroden mögliche Schadensmechanismen identifiziert. Durch ausgedehnte Literaturstudien sollen geeignete keramische Werkstoffe, die als Elektrodenmaterialien in Frage kommen, gefunden werden. Durch den Einsatz dieser Materialien sollen die Verschleißbeständigkeit sowie die mechanischen und thermophysikalischen (i. e. Thermoschockbeständigkeit) Eigenschaften der Elektroden und in Folge die Standzeit der Zündkerzen erhöht werden.
Die Schadensanalysen sowie die Ermittlung der mechanischen und thermischen Eigenschaften erfolgen dabei am Lehrstuhl für Struktur- und Funktionskeramik. Prototypen werden mit den ausgewählten Materialien bei INNIO Jenbacher hergestellt. Experimentelle Untersuchungen am Zündkerzenprüfstand sowie der Einsatz im Motor erfolgen bei LEC in Graz.
Das Projekt erfolgt unter Leitung der LEC GmbH, die die führende Forschungseinrichtung im Bereich der Verbrennungstechnologien für Großmotoren in Österreich ist.
Ansprechperson MU Leoben:
Dr. Walter Harrer, Email: walter.harrer(at)unileoben.ac.at, Tel.: +43 3842 402 4110
Laufzeit: 2020 - 2023
Projektpartner:
- Lithoz GmbH, A-1060 Wien, www.lithoz.com
- Montanuniversität Leoben, Lehrstuhl für Struktur- und Funktionskeramik, A-8700 Leoben, www.isfk.at
- Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme, D-01277 Dresden, www.ikts.fraunhofer.de
- ANFOTEC Antriebstechnologie GmbH, D-59964 Medebach, anfotec.de
- GRAMM UG, D-93053 Regensburg, www.gramm.online
Mit einem neuen kooperativen Forschungsprojekt zur Charakterisierung von additiv gefertigten Keramiken wird der Lehrstuhl für Struktur- und Funktionskeramik der Montanuniversität Leoben seine Aktivitäten im Zusammenhang mit dieser neuen Fertigungstechnologie verstärken.
Stereolithographisch hergestellte Produkte aus Keramiken finden sich in vielen industriellen und biomedizinischen Anwendungen: Keramikfilter für die (bio)chemische Analytik, bioresorbierbare Implantate oder konstruktive Keramikbauteile sind dabei nur einige Beispiele. Voraussetzung für den Erfolg des Additive Manufacturing (AM) von keramischen Werkstoffen ist eine hohe Qualität und Zuverlässigkeit der gedruckten Komponenten. Eine verlässliche und robuste Prozesscharakterisierung ist wesentlich für eine weitere Reifung dieser Technologie und wichtig um das Vertrauen in dieses immer noch neuartige Herstellungsverfahren zu steigern.
Wie in einem Vorgängerprojekt "addmanu" (www.addmanu.at) gezeigt wurde, ist im Gegensatz zu konventionell hergestellten Komponenten die Festigkeit von additiv gefertigten Bauteilen aufgrund von Oberflächeneffekten abhängig von der Richtung des Schichtaufbaus.
Um für die Bewertung und Konstruktion von Bauteilen geeignete Daten zur Verfügung zu stellen, muss eine prozessbegleitende Kontrolle der gedruckten Produkte zur Verfügung stehen. Im Projekt CharAM wird sich eine Konsortium aus Forschungseinrichtungen, AM-Prozessentwicklern, Konstrukteuren und Messtechnikspezialisten damit beschäftigen, eine Methodik zur Festigkeitsmessung für stereolithographisch hergestellte Keramikbauteile zu entwickeln, die die Eigenschaften von realen AM-Bauteilen beschreibt.
Es soll eine Prüfmethodik für AM-Keramiken entwickelt werden, die
- es ermöglicht, die technologiespezifischen Einflüsse auf die Festigkeit aussagekräftig und einfach an großen Probenzahlen zu messen und
- dazu Proben verwendet, die nicht nur die zu untersuchenden technologiespezifischen Charakteristika (Orientierungsabhängigkeit, Oberflächenstrukturen) aufweisen, sondern auch unter Ausnützung der Möglichkeiten der additiven Fertigung ressourcenschonend und schnell gefertigt werden können.
Durch einen Ringversuch soll geklärt werden, ob die Methode reproduzierbar und einfach durchführbar ist. Dadurch kann evaluiert werden, welche weiteren Schritte bis zu einer möglichen Standardisierung nötig sind. Zur Auswertung der Versuche sollen Software-Tools entwickelt werden, die alle Berechnungen, die für eine Verwendung der Messwerte zur Bauteilauslegung nötig sind, rasch und unkompliziert ermöglichen.
Mithilfe der neu gewonnen Informationen zur Festigkeit können Design-Richtlinien für stereolithographische Keramikbauteile abgeleitet werden. Diese Richtlinien können dazu verwendet werden, Anpassung an der Bauteilkonstruktion vornehmen, beispielsweise durch Reduktion der Wandstärken oder Aushöhlung von massiven Elementen. Dieser Vorgang soll beispielhaft an einem Kranial- oder Kieferimplantat durchgeführt und evaluiert werden.
Ansprechperson MU Leoben:
Ass. Prof. Dr. Tanja Lube, Email: tanja.lube(at)unileoben.ac.at, Tel.: +43 3842 402 4111
Förderung der österreichischen Projektpartner durch das Bundesministerium für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort im Programm COIN/IraSME
und der deutschen Projektpartner durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Programm ZIM
Für weitere Informationen besuchen Sie bitte die Projekthomepage (Klick auf das Logo)
