Neue Konzepte für Metall-Keramik-Verbundstoffe
Besonders im Automobilbau wird das Spektrum für den Einsatz von Leichtmetall-Komponenten immer größer: Gleichzeitig steigt aber auch die Belastung, denen diese Komponenten ausgesetzt sind. Die Lösung liegt in einer Verstärkung der Leichtbauteile mit Hochleistungskeramik an genau den Stellen, wo sie am stärksten beansprucht werden.
Bei Verbundwerkstoffen aus Metall und Keramik (Metal Matrix Composites, MMC, oder Ceramic Matrix Composites, CMC) wird ein metallisches Trägermaterial mit keramischen Hartstoffpartikeln verstärkt. Die Leichtigkeit des Metalls lässt sich auf diese Weise kombinieren mit der Beständigkeit der Keramik unter tribologischer, mechanischer oder thermischer Belastung.
Hochporöse Keramik-Vorformlinge, die sogenannten Preforms, werden beim späteren Gießen des Leichtbauteils von der Metallschmelze infiltriert und sorgen so für einen nahtlosen Übergang zwischen Metall und Keramik.
Anwendungspotential
Mit der lokalen Verstärkung der Zylinderlaufflächen im
Motorblock der Porsche Boxster und 911 hat die CeramTec AG
nicht nur die Funktionsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit von
MMC-Preforms im Serienmaßstab nachgewiesen, sondern auch
eine ganz neue Klasse von Verbundwerkstoffen ins Leben gerufen.
Diese eröffnen einen Einsatz weit über das Automobil hinaus -
auch in Anwendungen, die bislang noch keine keramischen
Komponenten einsetzen konnten.
Neue Entwicklungen
MMC-Preforms "von der Stange" gibt es nicht: Metal Matrix
Composites sind, wie andere keramische Werkstoffe auch, den
jeweiligen Erfordernissen entsprechende Maßanfertigungen.
Jedes Anwendungsgebiet erfordert eine eigenständige Entwicklung
und die enge Zusammenarbeit von Anwendern, Konstrukteuren und
Keramikexperten.
Grundsätzlich gilt: Alles ist möglich. Wo immer metallische Leichtbauteile lokal verstärkt und optimiert werden sollen, ist der Einsatz metallkeramischer Verbundwerkstoffe ein technisch und wirtschaftlich attraktiver Lösungsansatz.