Folienguss

Die gezielte Entwicklung von Funktionskeramiken mit herausragenden Eigenschaften ist ein bedeutender Schritt in der Werkstoffforschung, doch eine ebenso wichtige Herausforderung besteht darin, diese Materialien in realen Anwendungen einzusetzen. Dafür setzen wir unter anderem das Verfahren des Foliengusses (engl. tape casting) ein. Hierbei wird keramisches Pulver zusammen mit einem Kunststoffbinder und verschiedenen Additiven vermischt und mithilfe einer speziellen Maschine zu dünnen Folien verarbeitet. Die getrockneten Folien lassen sich flexibel zuschneiden und weiterverarbeiten.

Besonders vorteilhaft ist das Verfahren für die Herstellung großflächiger, flacher Bauteile. Werden mehrere dieser Folien in einem sogenannten Laminierungsprozess übereinandergelegt, entstehen stabile, mehrschichtige Verbunde. Diese Struktur ermöglicht vielseitige Anwendungen in Brennstoff- und Elektrolysezellen sowie in Festkörperbatterien, wo großflächige und kompakte Keramikbauteile entscheidend sind.

Mit diesem Fertigungsverfahren gehen neue Fragestellungen einher, insbesondere durch die Wechselwirkungen zwischen keramischen Pulvern und den zugesetzten Materialien. Diese Interaktionen beeinflussen die Mikrostruktur und damit auch die Eigenschaften der fertigen Bauteile und eröffnen spannende Möglichkeiten zur Optimierung des gesamten Verfahrens für industrielle Anwendungen.

Für die Fertigung ist eine präzise Kontrolle des Herstellungsprozesses entscheidend. Daher führen wir umfassende Sinterstudien an Einzellagen durch, um die Mikrostrukturentwicklung und Dichte der Keramikschichten gezielt zu steuern. Weiterhin untersuchen wir den Entbinderungsprozess, bei dem die organischen Bindemittel aus der Keramik entfernt werden. Diese Phase ist besonders wichtig, da eine gleichmäßige Entbinderung ohne Rissbildung oder Verzug die Struktur und mechanische Stabilität des Endprodukts sicherstellt.