Herstellung und Qualifizierung eines homogenen Keramik-Polymer-Verbund Werkstoffs durch druckunterstützte Polymerisation einer porösen Keramik

• Applicant: Dr.-Ing. Christof Koplin
• Subject Area: Materials in Sintering Processes and Generative Manufacturing Processes
• Term: from 2009 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 105082417

Keramik-Polymer-Verbundwerkstoffe bzw. Polymer Infiltrated Ceramics (PICs) haben aufgrund ihrer möglichen Eigenschaftskombinationen ein hohes Potenzial im Maschinenbau (z.B. tribologisch beanspruchte Maschinenelemente) und in der Medizintechnik (insbesondere in der Dentaltechnik). Im geplanten Projekt wird der Ansatz verfolgt, über die Infiltration von Monomeren in eine keramische Preform mit anschließender Polymerisation PICs in technisch nutzbarer Qualität herzustellen. (Die mechanischen Eigenschaften natürlicher Zähne werden hier als Referenz herangezogen.) Erste Untersuchungen haben gezeigt, dass die Volumenreduktion während der Polymerisation zu Gefügedefekten in Form von Ablösungen an der Grenzfläche zwischen Keramik und Polymer führt. Diesem Effekt kann durch eine Druckbeaufschlagung während der Polymerisation entgegengewirkt werden.Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Verfahrens, mit dem der Polymerisationsschrumpf derart kompensiert wird, dass ein homogenes Gefüge erreicht wird und keine Grenzflächendelaminationen mehr auftreten. Das Projekt hat drei Themenfelder:Quantifizierung der Prozessparameter zu Herstellung defektminimierter PICEinstellung einer homogenen Haftvermittlerverteilung in der Keramik für verbesserte HaftbedingungenKennwertermittlung und bruchmechanische Bewertung der VersagensmechanismenGelingt die Herstellung von PICs, deren Steifigkeiten und Festigkeiten den Kennwerten natürlicher Zähne entsprechen und die zudem ein homogenes Gefüge vorweisen, kann eine Herstellungsmethode bereitgestellt werden, mit der neuartige delaminationsfreie PICs realisierbar sind.

• DFG Programme: Research Grants