Page 30 - ILK Forschungsbericht 2020

Gescha

Erarbeitung der Gesetzmäßigkeiten der Schaumstrukturbildung
im Gefrierschäumprozess biokompatibler Keramikschäume

Gefrierschäume sind neuartige und innovative, auf einem Direktschäumungs- Zeitraum
prozess basierende, zellulare Strukturen, die aus jedem pulvertechnologisch 01.01.2020 – 31.12.2021
verarbeitbaren Material erzeugt werden können. Der Schaumherstellungspro-
zess wird über ein komplexes Zusammenspiel verschiedenster Prozess- und Projektleiter
Materialparameter beeinflusst, die bisher rein empirisch gewählt wurden und Prof. Dr.-Ing. habil. Maik Gude
schwer reproduzierbar waren. Zur gezielten Eigenschaftsgestaltung, besteht
die Notwendigkeit, auftretende Phänomene bei der Schaumbildung und die Ansprechpartner
Auswirkung relevanter Prozess- und Materialparameter zu untersuchen, um Johanna Maier
so Herstellungsrichtlinien ableiten zu können. Die Einsatzmöglichkeiten der- Tobias Kastner
artiger Schaumstrukturen überdecken ein sehr breites Spektrum und reichen
von biomedizinischen Anwendungen bis zu Trägern für Katalysatoren. Die Finanzierung
Vielfalt dieser Anwendungen ergibt sich aus der Bandbreite der Ausgangs- Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
suspensionen und aus den prozessparameterabhängigen Schaumstruktur-
eigenschaften, wie der Zellgeometrie, der Zellengrößenverteilung sowie der Projektpartner
Beschaffenheit der Zellstege. Es ist gelungen, ein tiefergehendes Verständnis Fraunhofer-Institut für Keramische
über die Gefrierschaumstrukturbildung zu erlangen, indem Analysen zum Ein- Technologien und Systeme (IKTS)
fluss ausgewählter Suspensions- und Prozessparameter auf relevante Struk-
tureigenschaften durchgeführt wurden. Auf Basis dieser Erkenntnisse liegt
nun der Fokus der Forschungsarbeiten auf der gezielten Maßschneiderung
der Makrostruktur sowie der Mikrostruktur für beanspruchungs- und anwen-
dungsgerechte keramische Schäume.

Schaumzellen

e: 30 mbar; d: 40 mbar;
gefüllte Stege P = 64,6 % P = 50,8 % c: 50 mbar;
mit Mikroporen 400 µm P = 41,7 %
2500
2500
2000
2000
additiv hergestellte b)
absolute Häufigkeit 1000 c) b: 70 mbar;
Keramik 1500 a)
1500
1000
P = 26,8 %
500
500
d)
e)
0 0
Gefrierschaum 1,00E+06 1,00E+07 1,00E+08 1,00E+09 1,00E+10 1,00E+11 1,00E+12
e 8
e 10
e 9
e 12
µm 3
e 7
e 6
P…Porosität Porengröße
Porengröße
Quelle: IKTS a: 100 mbar;
P = 4,6 %
Porengrößenverteilung während des Schäumungsprozesses bei unterschiedlichen Druckstufen
Gefördert durch

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