Lehrstuhl für Keramik und Feuerfeste Werkstoffe

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Prof. Dr. Rainer Telle

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Dr. Ing. Thorsten Tonnesen

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Keramik gilt als einer der kulturell wichtigsten Werkstoffe der Menschheit. Doch obwohl die Fertigung des ältesten keramischen Fundstücks, der Venus von Dolne Vestoniče, schätzungsweise vor etwa 30.000 Jahren erfolgt ist, hält die Weiterentwicklung keramischer Werkstoffe bis heute an. Die sogenannte „Technischen Keramik“ kann dabei unterteilt werden in „Feuerfestwerkstoffe“, „Funktionskeramik“ und „Strukturkeramik“. Keramische Materialien begegnen uns darüber hinaus auch in der alltäglichen Verwendung als „Silicatkeramik“, in Kombination mit Metallen oder Kunststoffen treten sie auch in Form von „Verbundwerkstoffen“ auf.

Die Weiterentwicklung der technischen Keramik beeinflusst seit ihrer Existenz entscheidend den technischen Fortschritt und die Verbesserung des Lebensstandards: Die Verfügbarkeit von Elektrizität in unseren Haushalten wurde erst durch isolierendes Elektroporzellan realisierbar, die Produktion und Verwendung von Säuren und Laugen im großen Maßstab durch korrosionsbeständiges Steinzeug. Die Produktion von Metallen und Gläsern über Schmelzprozesse kann nur unter Einsatz feuerfester keramischer Werkstoffe durchgeführt werden.

Moderne Hochleistungskeramiken, deren Kategorie die Funktions- und Strukturkeramik umfasst, weisen definierte mechanische, thermische, chemische, elektronische und biologische Eigenschaften auf. Sie sind in der Energietechnik (Brennstoffzelle, Wärmetauscher), der Elektrotechnik (Gehäuse, Kondensatoren, Mikrochipträger, Sensoren, Aktoren, Varistoren, Leistungsschalter), als Biokeramik in der Medizintechnik (Hüftgelenksprothese, Zahnimplantate, Knochenersatz), im Automotive-Bereich (Katalysatorträger, Dieselrußfilter, Kipphebelbeläge, Portliner, Turbolader, Auslassventile), der Fertigungstechnik (Schneidwerkzeuge, Schleifstoffe) und dem Maschinenbau (Gleitlager, Piezostellglieder) unverzichtbar.

Durch die Kombination unterschiedlicher Materialien wird zumeist eine Optimierung der mechanischen Eigenschaften angestrebt. Dies geschieht im Falle keramischer Materialien in Kombination mit Kunststoffen oder Metallen. Derartige Verbundwerkstoffe zielen auf eine hohe Steifigkeit, eine hinreichende Hochtemperaturbeständigkeit sowie geringes spezifisches Bauteilgewicht an. Besonders in der Luft- und Raumfahrt sind Metall-Keramik- oder Keramik-Keramikfaser-Komposite von gesteigertem Interesse.

Am Institut für Gesteinshüttenkunde forschen die Arbeitsgruppen Biokeramik, Hochtemperaturmesstechnik und Thermodynamik, Mechanisches Werkstoffverhalten, Feuerfeste Werkstoffe, Additive Fertigungsverfahren, Nichtoxidkeramik und Sol-Gel-Beschichtungen an verschiedensten Fachgebieten keramischer Werkstoffe. Dabei werden sowohl grundlegende als auch anwendungsbezogene Fragestellungen untersucht. Wir stehen Kooperationspartnern gerne mit unserer Fachgruppen übergreifendem Expertise zur Verfügung.