Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Hochtransparente und mechanisch höchst beanspruchbare Keramiken – Qualitätssprung durch neues Herstellungsverfahren

Transparentkeramiken zeichnen sich durch die unikale Kombination mechanischer und optischer Eigenschaften aus. Industrielle Anwendungen umfassen äußerst widerstandsfähige Fenster sowie Hochleistungsoptiken für die Medizintechnik, Aeronautik, Sensorik und Hochleistungslaserphysik. Über die herkömmliche Pulverroute ist die Korngröße limitiert auf die der Ausgangsrohstoffe. Eine der leistungsfähigsten Alternativ-Strategien ist die direkte Kristallisation aus Glas unter Temperatur und Druck. Während die Temperatur bei der Keramikherstellung je nach Anforderung an deren Eigenschaften variiert wird, findet eine Variation des Drucks in der Industrie bisher kaum und wenn nur in geringem Maße statt. Die hier notwendige „Sprunginnovation“ zur Erschließung neuartiger Transparentkeramiken kann von der Industrie nicht allein dargestellt werden. Das Projektziel von TransCeram ist die Weiterentwicklung eines innovativen Herstellungsverfahrens durch Glaskristallisation unter hohem Druck (1 – 10 GPa) zur vereinfachten maßgeschneiderten Produktion diverser hochtransparenter, mechanisch höchst belastbarer nanokristalliner Keramiken. Die resultierenden Keramiken übertreffen herkömmliche Einkristalle sowie Synthesen aus druckloser Glaskristallisation in Härte und optischer Durchlässigkeit. Ferner können sie aus Hochdruckphasen synthetisiert werden, die bei Normaldruck noch nicht kristallisieren. Die drei Hauptmaterialsysteme in TransCeram werden MgAl2O4, YAG/YAS und SiAlON sein. Bei Projekterfolg können neuartige, besonders leistungsfähige und belastbare Produkte mit den geplanten optischen Keramiken entstehen, was für viele KMU in unterschiedlichen Branchen (Optik, Laser, Dental, Automobil, Endoskop) ein wichtiges Geschäftsfeld in Deutschland repräsentiert. Das Bereitstellen des Syntheseverfahrens für kundenspezifische Keramiken, hergestellt und/oder weiterverarbeitet von Unternehmen, wird die internationale Unternehmens-wettbewerbsfähigkeit der Branchen nachhaltig stärken.