Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines kontinuierlichen Schnellsilizierungsverfahrens zur Massenfertigung von Bremsscheiben aus Kohlenstofffaser-verstärktem Siliziumcarbid (C/SiC) für die Automobilindustrie.
Kohlenstofffaser-verstärkte Siliziumcarbid (C/SiC) -Bremsscheiben besitzen hervorragende Anwendungseigenschaften, erfordern jedoch einen komplizierten Herstellprozess. Besonders aufwändig ist die Silizierung, bei der flüssiges Silizium in poröse Preformen aus Kohlenstoff infiltriert wird. Ziel ist deshalb die – auch im internationalen Maßstab erstmalige – Entwicklung eines kontinuierlichen Schnellsilizierungsverfahrens. Eine schnelle Silizierung in kontinuierlich betriebenen Ofenanlagen würde es erlauben, die Begrenzung des derzeitigen Batch-Betriebes zu überwinden.
rechts: 3D-Darstellung der Porenverteilung in der Preform vor (rechte Hälfte) und nach der Siliziuminfiltration (linke Hälfte)
Im Projekt wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem die Silizierung im Laborofen untersucht werden kann. Dabei wurden die Temperaturverteilung und die Siliziumaufnahme der Preformen in situ gemessen und die Mikrostruktur der Preformen vor und nach der Silizierung mit Computertomographie analysiert. Auf diese Weise konnte ein klarer Zusammenhang zwischen Prozessparametern und Mikrostruktur hergestellt werden. Es zeigte sich, dass die Infiltrationsdauer um mehr als 80 % reduziert werden kann, ohne die Anwendungseigenschaften zu beeinträchtigen. Die an Laborproben gewonnenen Ergebnisse konnten auf Bauteile in Bremsscheibengröße übertragen werden. Damit wurde ein erster Schritt in Richtung Massenfertigung der C/SiC–Bremsscheiben durch kontinuierliche Silizierung erreicht.
