FORKERAM

BAYERISCHER FORSCHUNGSVERBUND FüR KERAMISCHE MATERIALENTWICKLUNG UND PROZESSTECHNIK

II-2 Rheologische und strömungsmechanische Untersuchungen an Schlickern zur Herstellung großer Keramiksubstrate mit geringer Dickentoleranz über das Foliengießverfahren

Arbeitsfeld:

Bei der Fertigung foliengegossener Substrate ist die Dicke der gesinterten Produkte nur mit einer Genauigkeit von +/- 10 % herstellbar, während die Längs- und Querschwindung auf +/- 0.5 % eingestellt werden kann. Vor allem bei großen Substraten führt dies zum Ausschuß bei der Weiterverarbeitung sowie zur Beschränkung auf kleinere Formate mit den Nachteilen eines geringeren Mehrfachnutzens bzw. kleinerer Bauteile. Ziel des Vorhabens ist die Herstellung großer Substrate aus Zirkondioxid von 200 x 200 mm2 mit einer Dickentoleranz von nur 5 % bei 500 µm Foliendicke für die Hochtemperatur-Brennstoffzelle und den Sauerstoffsensor. Zur Minimierung der Höhenschwankungen und Dichtegradienten in der Grünfolie werden apparative Parameter der Gießanlage, das komplexe rheologische Verhalten der Gießschlicker sowie die Strömungsverhältnisse im Gießschuh umfassend untersucht. Über den Einsatz eines Laser-Doppler-Anemometers sollen dabei erstmals die Strömungsverhältnisse von hochviskosen Polymerlösungen in Größe und Richtung direkt an Gießschuhgeometrien sichtbar gemacht werden. Über weiterführende Untersuchungen des rheologischen Verhaltens von Polymerlösungen und hochkonzentrierten keramischen Gießschlickern soll der Einfluß der Fließeigenschaften auf die Strömungsprofile und Folienqualitäten bewertet werden. Zur Reduzierung inhomogener Trocknungskräfte sollen die Trocknungsbedingungen charakterisiert und über die Zugabe organischer Additive gezielt beeinflußt werden.

Forschungsbedarf:
Das Fließverhalten des Schlickers, das durch stoffliche Größen und durch die Temperatur beeinflusst wird, ist für die Formgebung von größter Bedeutung. Zur Beschreibung des Verarbeitungsverhaltens der Schlickersysteme muss die Viskosität in Abhängigkeit von der Scherrate oder der Schubspannung bestimmt werden. Dazu wurde vom Lehrstuhl für Glas und Keramik das vorgesehene Rotationsviskosimeter der Fa. PHYSICA angeschafft.