HighTempCFK - Metall raus, CFK rein
Kurzbeschreibung
Vor allem im Leichtbau-Marktsegment ist die Nachfrage nach temperaturbeständigen Werkstoffen für Hochleistungs- Produktionsprozesse enorm. Grund genug, einen kosteneffizienten Kohlefaser- Verbundwerkstoff (CFK) mit thermischen Schutzschichten und Reflexionsschichten zu entwickeln.
Hohe Temperaturbelastungen von Werkstoffen führen zur Degradation der Bindematrix (Harz zwischen den Kohlefasern) und zum Festigkeitsverlust des Verbundwerkstoffes. Daher galt es, im ersten Produktionsschritt eine Modifikation des Harzsystems vorzunehmen. Temperaturbeständiges und kostengünstiges Harz sowie neues Fasergewebe kamen zum Einsatz. Es folgte die Aufbringung von thermisch funktionellen Barriereschichten auf Aluminium-, Titan- und Zirkonoxid- Basis mittels einer für Kunststoffe neuen, werkstoffschonenden Plasma-Spritztechnologie.
Als letzter Schritt wurde mithilfe einer physikalischen Dampfphasenabscheidung eine oxidationsbeständige Infrarot- Reflexionsschicht aufgetragen. Um die notwendige Thermoschock- und Temperaturwechselbeständigkeit zu erzielen, glich man die thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Kohlefaser-Verbundwerkstoffes und der TBC-Beschichtung an.
Moderne Analysemethoden auf dem letzten Stand der Technik und wissenschaftlich fundiertes Know-how von JOANNEUM RESEARCH und Material Center Leoben zeichneten für das innovative Werkstoffdesign – optimaler Schichtaufbau mit speziellen mechanischen wie thermischen Eigenschaften – verantwortlich.
CFK als Werkstoff der Zukunft
Der Ersatz metallischer Teile durch CFK ermöglicht die Reduktion von Anzahl und Komplexität benötigter Komponenten im Leichtbau zum Nutzen für herstellende Betriebe und EndnutzerInnen. Der dreiteilige, hybride Produktionsansatz ist besonders kosteneffizient, weil die Schritte – je nach Anforderungen an die Temperaturbeständigkeit der produzierten Komponenten – einzeln oder kombiniert erfolgen können.
Der temperaturbeständige CFK-Verbundwerkstoff kann in Bereichen der Automobilindustrie, Luftfahrt, dem Green- Power-Markt und als Verschleißschutz und Korrosionsschutz zum Einsatz kommen. Secar Technologie rechnet mit einem jährlichen Wachstum von ca. 20–30 Prozent bis 2021.
Projektbeteiligte
Konsortialführer
JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH
Weitere Konsortialpartner
- Secar Technologie Ges.m.b.H. (SECAR)
- BVT Beschichtungs- und Verschleißtechnik Gesellschaft
- m.b.H. (BVT)
- Materials Center Leoben Forschung GmbH (MCL)
Kontaktadresse
Projektkoordinator
Dr. Mag. Reinhard Kaindl
E-Mail: reinhard.kaindl@joanneum.at