Jahresbericht 2008 IKGB Druckversion 160709 1 · Das Institut für Keramik, Glas- und...

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Inhaltsverzeichnis 1 Allgemeine Informationen ......................................................................................................... 4

1.1 Organisationsform................................................................................................................ 4 1.2 Personal ............................................................................................................................. 5 1.3 Geräte- und Anlagenausstattung ........................................................................................... 9

2 Lehre ...................................................................................................................................... 10

2.1 Statistischer Teil ................................................................................................................ 10 2.2 Rahmenbedingungen für Lehre und Studium........................................................................ 10 2.3 Studienwerbung................................................................................................................. 11 2.4 Stipendiaten im IKGB ......................................................................................................... 13 2.5 Gastwissenschaftler im IKGB .............................................................................................. 14 2.6 Exkursionen 2008 .............................................................................................................. 14 2.7 Internationale Zusammenarbeit ........................................................................................... 15

3 Professur Keramik .................................................................................................................. 18

3.1 Publikationen..................................................................................................................... 19

3.1.1 Veröffentlichungen in Zeitschriften und Fachbüchern...................................................... 19 3.1.2 Vorträge und Poster .................................................................................................... 22 3.1.3 Erteilte Patente ........................................................................................................... 24 3.1.4 Patentanmeldungen .................................................................................................... 24

3.2 Forschungsprojekte............................................................................................................ 25 3.2.1 Abgeschlossene Forschungsprojekte ............................................................................ 25 3.2.2 Laufende Forschungsprojekte ...................................................................................... 30

3.3 Studentische Arbeiten ........................................................................................................ 39 3.3.1 Ingenieurpraktika......................................................................................................... 39 3.3.2 Studienarbeiten........................................................................................................... 42 3.3.3 Diplomarbeiten............................................................................................................ 44

3.4 Promotionen...................................................................................................................... 51 3.4.1 Abgeschlossene Promotionen ...................................................................................... 51 3.4.2 Laufende Promotionen ................................................................................................ 55

3.4.2.1 Laufende Promotionen unter Betreuung von Prof. Aneziris....................................... 55 3.4.2.2 Laufende Promotionen unter Betreuung von Prof. Schlegel...................................... 57

3.5 Habilitationen..................................................................................................................... 58 3.5.1 Abgeschlossene Habilitationen..................................................................................... 58 3.5.2 Laufende Habilitationen ............................................................................................... 58

3.6 Mitarbeit in Gremien und Gesellschaften .............................................................................. 59 3.7 Teilnahme an Konferenzen, Kolloquien und Seminaren......................................................... 60 3.8 Teilnahme an Messen ........................................................................................................ 61 3.9 Sonstiges .......................................................................................................................... 61

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4 Professur Glas und Emailtechnik............................................................................................ 64 4.1 Publikationen..................................................................................................................... 65

4.1.1 Veröffentlichungen in Zeitschriften und Fachbüchern...................................................... 65 4.1.2 Vorträge und Poster .................................................................................................... 65

4.2 Forschungsprojekte............................................................................................................ 66 4.2.1 Abgeschlossene Forschungsprojekte ............................................................................ 66

4.3 Studentische Arbeiten ........................................................................................................ 69 4.3.1 Studienarbeiten........................................................................................................... 69 4.3.2 Diplomarbeiten............................................................................................................ 71

4.4 Promotionen...................................................................................................................... 73 4.4.1 Laufende Promotionen ................................................................................................ 73

4.5 Mitarbeit in Gremien und Gesellschaften .............................................................................. 74 4.6 Teilnahme an Messen, Konferenzen, Kolloquien, Seminaren etc............................................ 75 4.7 Sonstige Aktivitäten............................................................................................................ 76

5 Professur Baustofftechnik ...................................................................................................... 78

5.1 Publikationen..................................................................................................................... 79

5.1.1 Veröffentlichungen in Zeitschriften und Fachbüchern...................................................... 79 5.1.2 Vorträge und Poster .................................................................................................... 79

5.2 Forschungsprojekte............................................................................................................ 80 5.2.1 Abgeschlossene Forschungsprojekte ............................................................................ 80 5.2.2 Laufende Forschungsprojekte ...................................................................................... 81

5.3 Studentische Arbeiten ........................................................................................................ 83 5.3.1 Ingenieurpraktika......................................................................................................... 83 5.3.2 Diplomarbeiten............................................................................................................ 85

5.4 Mitarbeit in Gremien und Gesellschaften .............................................................................. 85 5.5 Teilnahme an Konferenzen, Kolloquien und Seminaren......................................................... 86 5.6 Teilnahme an Messen ........................................................................................................ 87 5.7 Teilnahme an Exkursionen.................................................................................................. 87 5.8 Sonstiges .......................................................................................................................... 88

6 Ausgewählte Forschungsergebnisse 2008.............................................................................. 89

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1 Allgemeine Informationen 1.1 Organisationsform Das Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik ist eines der elf Institute der Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg. Technische Universität Bergakademie Freiberg

- Fakultät für Mathematik und Informatik - Fakultät für Chemie und Physik - Fakultät für Geowissenschaften, Geotechnik und Bergbau - Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik

- Fakultät für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie - Fakultät für Wirtschaftwissenschaften

Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik

- Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik - Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen - Institut für Thermische Verfahrenstechnik, Umwelt- und Naturstoffverfahrenstechnik - Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik - Institut für Maschinenbau - Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik - Institut für Maschinenelemente, Konstruktion und Fertigung - Institut für Mechanik und Fluiddynamik - Institut für Automatisierungstechnik - Institut für Elektrotechnik - Institut für Aufbereitungsmaschinen

Das Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik wurde 1950 als Institut für Keramik durch Prof. Dr. Theodor Haase gegründet. Im Jahre 1954 wurde es umbenannt zum Institut für Silikathüttenkunde mit gleichzeitiger Erweiterung der Lehr- und Forschungsinhalte auf die Bereiche Glastechnik sowie Bindemittel und Baustoffe und hat von 1968 - 1990 als Wissenschaftsbereich Silikattechnik bestanden. 1990 wurde es wieder im Sinne seiner Gründung ein Institut für Silikattechnik. Im Jahr 2000 konnte das Institut sein 50jähriges Bestehen feiern. Im Oktober 2002 erfolgte die Umbenennung des Institutes in Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik.

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1.2 Personal Geschäftsführender Institutsdirektor: Prof. Dr.-Ing. Thomas Bier Professur Keramik: Professor: Prof. Dr.-Ing. habil. Christos G. Aneziris Honorarprofessoren: Prof. Dr.-Ing. Peter Quirmbach Prof. Dr. rer. nat. Thomas Graule Privatdozent: Dr.-Ing. habil. Helge Jansen Sekretariat: Kerstin Baldauf

Tel.: 03731/39 2608 Fax: 03731/39 2419 E-Mail: [email protected] Besucheradresse: Agricolastr. 17 / 09599 Freiberg Wissenschaftliche Dipl.-Ing. Uta Ballaschk Mitarbeiter: Dr. rer. nat. Harry Berek

Dipl.-Ing. Steffen Dudczig Dr.-Ing. Undine Fischer Dipl.-Ing. Patrick Gehre Dipl.-Ing. Nora Gerlach Dipl.-Ing. Michael Hampel Dipl.-Ing. Manuel Hasterok Dipl.-Ing. Jana Hubálková Dipl.-Ing. Uwe Klippel Dipl.-Ing. Tim Kratschmer Dipl.-Ing. Vasileios Roungos Dr.-Ing. Wolfgang Schärfl Prof. i.R. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. Ernst Schlegel Dipl.-Ing. Volker Stein Dr. rer. nat. Bernd Ullrich Dipl.-Ing. Christian Weigelt Dipl.-Ing. Claudia Wenzel

Technische Burgi Grahl Angestellte: Rico Kaulfürst Carolin Ludewig Uwe Pälchen

Ursula Querner

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Professur Glas- und Emailtechnik:

Professor: Prof. Dr.-Ing. Heiko Hessenkemper

Sekretariat: Kathrin Voigt Tel.: 03731/39 3293

Fax: 03731/39 2451 E-Mail: [email protected]

Besucheradresse: Leipziger Str. 28 / 09599 Freiberg Wissenschaftliche Dr.-Ing. Khaled Al Hamdan Mitarbeiter: Dipl.-Ing. Sania Berg Dipl.-Ing. Christina Hartwig

Dipl.-Ing. Ronny Hengst Dipl.-Ing. Michael Hennig Dr.-Ing. Sabine Hönig Dipl.-Ing. Mathias Hötzel

Dipl.-Ing. Michael Hubrich Dipl.-Ing. Heide Landfermann-Hessenkemper

Dipl.-Ing. Rico Löbig Dipl.-Ing. André Nadolny Dipl.-Ing. Anne-Katrin Rössel, Dipl.-Ing. Rolf Weigand Dipl.-Ing. Sven Wiltzsch

Technische Ursula Glatz Angestellte: Dipl.-Ing. Michael Scheidhauer Angelika Seifert

Petra Zschoge

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Professur Baustofftechnik: Professor: Prof. Dr.-Ing. Thomas A. Bier Sekretariat: Monika Wenige Tel.: 03731/39 4243 Fax: 03731/39 2223 E-mail: [email protected]

Besucheradresse: Leipziger Str. 28 / 09599 Freiberg Wissenschaftliche Dr.-Ing. Katja Dombrowski-Daube Mitarbeiter: Dipl.-Ing. Kathrin Häußler Dipl.-Ing. Christoph Liebrich (seit 15.05.2008) Dipl.-Technologieingenieur Irina Kruglenia

Herr Kouji Onishi Dipl.-Ing. Jan Sachl Dr.-Ing. Gert Schmidt Dr. rer. nat. Mirco Wahab Dr. rer. nat. Torsten Westphal

Technische Dipl.-Ing. Alexander Friedrich Angestellte: Karin Hasterok

Jaqueline Höhne Grit Uhlemann

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Gemeinsame Einrichtungen des Institutes für Keramik, Glas- und Baustofftechnik Know-How-Pool Dr.-Ing. Dieter Melzer Dr.-Ing. Harald Seifert

Doz. Dr.-Ing. habil. Joachim Ulbricht

Technikum Technikumsleiter: Dr.-Ing. Gert Schmidt Technischer Angestellter: Bernt Lieber Werkstatt Werkstattleiter: Thomas Franz Seit Januar 2001 wird das Institut von einem Vorstand geleitet. Ihm steht Prof. Dr. Thomas A. Bier als geschäftsführender Direktor des Institutes vor. Dem Vorstand gehören an: die drei ordentlichen Professoren (mit Stimmrecht) Prof. C. G. Aneziris

Prof. Th. A. Bier Prof. H. Hessenkemper

ein Vertreter der akademischen Mitarbeiter Dr. K. Dombrowski-Daube DI M. Hampel Dr. S. Hönig ein Vertreter der sonstigen Mitarbeiter (beratend) Dr. G. Schmidt Bildungsbeauftragte Frau DI K. Häußler. Die Vorstandsberatungen finden unter Vorsitz des geschäftsführenden Direktors und Teilnahme der Hochschullehrer, der Oberassistenten des Institutes, des gewählten Vertreters mit beratender Stimme sowie der Bildungsbeauftragten statt.

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1.3 Geräte- und Anlagenausstattung Die gerätetechnische Ausstattung des Institutes für Keramik, Glas- und Baustofftechnik konnte 2008 modernisiert und erweitert werden, wobei folgende Beschaffungen hervorzuheben sind: - Röntgendiffraktometer PW3040/60 MPD (PANalytical)

- Computertomograph CT-ALPHA-225 (ProCon X-Ray GmbH, Garbsen)

- EBSD-Phasenidentifizierungssystem „Delphi“ (Ametek GmbH, Wiesbaden)

- Querkolben-Säulenpresse 60 t (Rucks Maschinenbau GmbH, Glauchau)

- Modernisierung der Prüfmaschine TIRAtest 28100

- Modernisierung der Prüfmaschine TIRAtest 2420

Dauerleihgaben: - industrielle Druckgussanlage (Dorst Technologies, Kochel am See)

- halbindustrielle Kolbenpresse KP 80 (ECT GmbH, Mühlacker)

Die Erneuerung des Hauses sowie der Labor- und Büroräume wurde fortgesetzt: - Umbau, Renovierung und Neumöblierung der Büroräume 208-210

- Umbau und Renovierung des Besprechungsraums 211

- Neubau eines Porosimetrielabors 106

- Umbau und Renovierung des Diplomandenraums 207 (ehemals Rheologielabor)

- Einbau einer Brandmeldeanlage im Haus Silikattechnik

- Schallschutzmaßnahmen an der Abzugsanlage im Staubraum

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2 Lehre 2.1 Statistischer Teil

Für den Studiengang Keramik-, Glas- und Baustofftechnik waren im Jahr 2008 folgende Studentenzahlen aktuell:

WS 2007/08 WS 2008/2009

Studenten 103 102

Doktoranden 27 27

Habilitanden 1 1

∑ 131 130

Im Wintersemester 2008 schrieben sich 18 Erstsemester im modularisierten Diplomstudiengang Keramik, Glas- und Baustofftechnik ein. 14 Studenten schlossen bis Dezember 2008 ihr Studium mit dem Diplom ab

Im Studiengang Verfahrenstechnik studieren in der vom Institut betreuten Studienrichtung Ceramic Engineering 5 Studenten, in der Vertiefung Keramik, Glas- und Baustofftechnik im Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen 2 Studenten.

2.2 Rahmenbedingungen für Lehre und Studium

Seit dem Wintersemester 2007/08 gilt die modularisierte Prüfungs- und Studienordnung für den Diplomstudiengang Keramik, Glas- und Baustofftechnik. Bereits zwei Jahrgänge studieren inzwischen nach dieser neuen Studienordnung. Zusätzlich wechselten 7 Studenten des 5. Semesters KGB in die neue Studienordnung des modularisierten Studienganges Keramik, Glas- und Baustofftechnik, somit studiert etwa die Hälfte unserer Studenten bereits nach neuer Studien- und Prüfungsordnung.

Im August 2008 wurde durch den Senat der TU Bergakademie Freiberg der dreisemestrige Masterstudiengang Keramik, Glas- und Baustofftechnik bestätigt. Mit diesem Studiengang liegt ein Angebot für Bachelorabsolventen ausgesuchter Fachrichtungen sowie Fachhochschulen vor. In diesem Masterstudiengang können die Studenten auf Wunsch zu folgenden Themen Studienschwerpunkte bilden:

- Feuerfest und Hochtemperaturanlagen

- Veredlung von Glas

- Trockenmörteltechnologie

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Die Studienkommission und der Prüfungsausschuss für beide Studiengänge werden von nachfolgend genannten Personen gebildet: Studienkommission: Prof. Dr. Heiko Hessenkemper – Studiendekan (Vertreter: Prof. Aneziris) Prof. Dr. Christos Aneziris Dipl.-Ing. Kathrin Häußler Studenten: Sarah Giersberg, Thomas Ilm, Stefan Leuteritz Prüfungsausschuss: Prof. Dr. Heiko Hessenkemper – Studiendekan (Vertreter: Prof. Aneziris) Prof. Dr. Christos Aneziris Prof. Dr. Thomas Bier Dipl.-Ing. Kathrin Häußler (Vertreter: Dr. Sabine Hönig) Studenten: Stefan Leuteritz (Vertreter: Sarah Giersberg)

2.3 Studienwerbung

Die Studienwerbung nimmt einen äußerst wichtigen Platz in der Öffentlichkeitsarbeit des Institutes ein. Das Institut präsentierte sich auf zahlreichen Veranstaltungen der zentralen Studienwerbung der TU Bergakademie Freiberg, wie zu den Tagen der offenen Tür sowie zum Schnuppertag für Unentschlossene mit Exponaten und Informationsmaterial am Fakultätsstand sowie durch Vorträge von Prof. Dr. Hessenkemper, Prof. Bier und Frau Häußler Weiterhin nutzen Mitarbeiter des Institutes verschiedene Veranstaltungen in den Berufsinformationszentren, auf Bildungsmessen und in vielen Gymnasien, um Studienmöglichkeiten der Universität und im Speziellen unseren Studiengang vorzustellen. Hervorzuheben sind hier besonders die Aktivitäten von Professor Hessenkemper, Dr. Ullrich und Frau Häußler. Studienmöglichkeiten an der TU Bergakademie Freiberg und insbesondere im Studiengang Keramik, Glas- und Baustofftechnik wurden auf den vom DAAD organisierten GATE-Messen in Bukarest (April 2008) und Budapest (September) durch die Studienfachberaterin vorgestellt.

Vom 22.-24.07.2008 fand wieder ein Schülerkolleg „Keramik-, Glas- und Baustofftechnik“ statt, „Was Glas alles kann…“ (Organisation: Dr. Hönig) Neben Vorlesungen, Praktika und der traditionellen Abendveranstaltung mit den Studenten, Mitarbeitern und Professoren fanden wieder Exkursionen statt (Flachglas Torgau, Glasseide Oschatz, NARVA Brand-Erbisdorf), die großen Anklang bei den Teilnehmern fanden.

Im Rahmen der Sommeruniversität 2008 beteiligte sich das Institut wieder aktiv mit Vorträgen von Professor Hessenkemper und Kathrin Häußler sowie verschiedenen Praktika an der Projektwoche „Wie die Väter so die Töchter – Frauen in Naturwissenschaft und Technik“.

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In den Herbstferien wurde nach dem Erfolg der Vorjahre das 4.Schülerkolleg „Ceramics meet Steel“ gemeinsam mit dem Institut für Eisen- und Stahltechnologie organisiert (Kathrin Häußler, Michael Hötzel) und mit 20 Schülerinnen und Schüler vom 27.-29.10.2008 durchgeführt. Neben Vorlesungen über Keramik (Prof. Aneziris), Glas (Prof. Hessenkemper) und Email (Dr. Hönig) erfuhren die Schüler bei Professor Scheller Wissenswertes über die Erzeugung von Eisen und Stahl. An verschiedenen Versuchsständen wurden Prüf- und Analysenmethoden für feuerfeste Erzeugnisse, Stahl, Eisen sowie die Herstellung von Metallschmelzen und Emails ausprobiert. Die Exkursionen führten bei diesem Kolleg in das Edelstahlwerk Freital, die Feuerfest-Firma Rath in Meißen sowie in die Firma Omeras Lauter.

Schüler und Schülerinnen verschiedener Gymnasien weilten zu Projektwochen an der TU Bergakademie Freiberg und wurden in verschiedenen Praktika in unserem Institut betreut und mit dem Studiengang Keramik-, Glas- und Baustofftechnik bekannt gemacht.

Schüler der 11. und 13. Klassen des Beruflichen Gymnasiums „Julius Weisbach“ in Freiberg wurden während ihrer 2- bzw. 1-wöchigen Praktika von Mitarbeitern der Bereiche Keramik und Glas betreut. Schüler der 10. Klasse der Geschwister-Scholl-Gymnasiums und des Gymnasiums Frankenberg absolvierten 10-tägige Praktika im Institut. Weiterhin absolvierten 2 Schüler des Beruflichen Schulzentrums für Technik und Wirtschaft Freiberg ein 6-wöchiges Praktikum unter der Betreuung des Bereiches Baustofftechnik.

Im Juni 2003 wurde gemeinsam mit Herrn Köppel, dem Chemie-Fachlehrer des Geschwister-Scholl-Gymnasiums, ein Entwurf für einen Wahlgrundkurs „Silicium“ für Schüler der 11. Klassen vorbereitet, der an das Kultusministerium zur Begutachtung weitergeleitet wurde. Nach der Bestätigung des Wahlgrundkurses durch das Ministerium startete im Schuljahr 2004/2005 erstmals dieses Lehrangebot. 14 Schülerinnen und Schüler des Geschwister-Scholl- und des Rülein-Gymnasiums Freiberg nahmen 2004/05, 13 Schüler 2005/06 und 2006/07 dieses Angebot an. Nach der positiven Resonanz der vergangenen Jahre wurde dieser Wahlgrundkurs im Schuljahr 2007/08 wieder angeboten, wiederum 13 Schülerinnen und Schüler belegen diesen Wahlgrundkurs im zweiten Halbjahr des Schuljahres 2007/08. Prof. Dr. Hessenkemper, Prof. i. R. Dr. Schlegel sowie Dr. Ullrich, A. Nadolny, R. Löbig und K. Häußler übernahmen Vorlesungen und Praktika.

Aktivitäten zur Studienwerbung: K. Häußler: 08.01. Vortrag und Studienberatung, Gymnasium Luisenstift Radebeul 10.01. Tag der offenen Tür an der TU Bergakademie Freiberg, Vortrag und Studienberatung 12.-13.3. 3. Universitätskolloquium Klosterschule Roßleben, Studienberatung, Vorträge 12.04. Vortrag und Studienberatung Hochschultag im BIZ Plauen 07.06. Tag der offenen Tür an der TU Bergakademie Freiberg, Vortrag und Studienberatung 29.06. Kunst trifft Wissenschaft, Theater Freiberg 21.07. Radio Bamberg, Interview zu KGB-Studium, Bamberg 22.-24.07. Schülerkolleg Keramik, Glas- und Baustofftechnik

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22.+24.07. Sommeruni der Mädchen an der TU Bergakademie Freiberg, Praktikum, Vortrag, Studienberatung

06.09. Schnuppertag für Unentschlossene an der TU Bergakademie Freiberg, Vortrag und Studienberatung

09.09. Städtisches Gymnasium Riesa, Vortrag und Praktikum 08.10. Projekttag Gymnasium Stollberg 27.-29.10. Ceramics meet Steel, Schülerkolleg gemeinsam mit IEST 05.11. Projekttag A.-Schweitzer-Gymnasium Eisenhüttenstadt 15.11. Hochschultag im BIZ Coswig, Studienberatung und Vortrag Dr. Bernd Ullrich (Verbindungsmann zu den Partnergymnasien) - Gymnasium Klosterschule Roßleben Durchführung einer ganztägigen Schülerwerbeveranstaltung am 13.03.08 in Roßleben - Martin- Luther- Gymnasium Frankenberg Durchführung einer ganztägigen Schülerwerbeveranstaltung am 08.07.08 in Frankenberg, ganztägiger betreuter Besuch von 40 Schülern (Klasse 9) an der TU Bergakademie am 18.06.08 Betreuung von 25 Schülern (11.Klasse) zu einer Schülerlaborveranstaltung in Freiberg am 09.09.08 Betreuung einer BeLL (besondere Lernleistung) von zwei Schülern von 12/08 – 12/09 2.4 Stipendiaten im IKGB Ioanna Kladou Universität Kreta / Griechenland SOKRATES 01.07.2008-31.08.2008 Afrim Hazrolli Universität Pristina DAAD 01.07.2008-30.09.2008

DI Erdenechimeg Mongolian University of Science and Technology Ölsiechutag Ulan Bator, Mongolei DAAD

01.10.2008-31.12.2008

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2.5 Gastwissenschaftler im IKGB Ing. Jana Andertová, CSc. Universität für Chemie und Technologie Prag / Tschechien 04.- 05.12.2008 Doc. RNDr. Ondrej Gedeon, Universität für Chemie und Technologie Prag / Tschechien PhD. 04.- 05.12.2008 Kouji Onishi UBE Industries, Japan

Oktober 2007 - November 2009 Dr. Jin Shengli Wuhan University China 01.07.2008 – 31.03.2009

Hilde Tellesbø maxit, Norwegen

am 9.5.2008 Dipl.-Ing. Kati Tschöpe NTNU Trondheim / Norwegen 04.- 05.12.2008

Prof. Kjell Wiik NTNU, Norwegen

am 9.5.2008

Prof. Tokiyuki Sato Akita University / Japan 02.-04.11.2008

Raashda Qureshi Lahore, Pakistan 15.06. - 31.08.2008

2.6 Exkursionen 2008 Gemeinsame Exkursion der Studenten der Studiengänge KGB der TU Bergakademie Freiberg und der VŠCHT Praha – Besuch des Lafarge-Zementwerks in Malogoszcz, des Glaswerks „Ladna“ in Tarnow, des Fliesenwerks „Paradyz“ in Tomaszow Mazowiecki, der Ziegelei in Zeslawice, des Vesuvius-Werks in Skawina, 22. - 26.09.2008

- Studenten, Dr. S. Hönig, Dr. T. Westphal

Im Rahmen der Fachvorlesungen werden den Studenten und Doktoranden zusätzlich Exkursionen in silikattechnische Betriebe sowohl in der näheren als auch in der weiteren Umgebung Freibergs angeboten, wie z. B.

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VI. Deutsch-tschechisch-polnisches Doktorandentreffen – Prag – 17.-20.12.2008 - unterstützt durch Verbundnetzgas AG Leipzig - S. Dudczig; N. Gerlach; M. Hampel; M. Hasterok; J. Hubálková; U. Klippel; T. Kratschmer; V. Roungos; V. Stein; C. Wenzel; S. Wiltzsch; S. Leuteritz sowie Doktoranden aus Prag und Trondheim

2.7 Internationale Zusammenarbeit

Zusammenarbeit des IKGB der TU Bergakademie Freiberg mit dem Key Laboratory of Refractories der Wuhan University of Science and Technology

Zwischen der Wuhan University of Science and Technology (WUST) und der TU Bergakademie Freiberg existiert seit längerer Zeit ein reger wissenschaftlicher Austausch. So wurden im Jahr 2005 ein "Memorandum of Understanding" und im Juni 2007 ein Kooperationsvertrag unterzeichnet. Im September des gleichen Jahres konnten die erste Delegation der WUST an der TU Bergakademie Freiberg empfangen werden. Kerngebiete der bisherigen Zusammenarbeit sind die Bereiche Keramik, Glas- und Baustofftechnik. So ist Prof. Dr. Christos G. Aneziris (Professur für Keramik an der TU Bergakademie Freiberg), Koordinator der Zusammenarbeit zwischen beiden Universitäten, seit nunmehr 2 Jahren als Gastprofessor an der WUST tätig.

Auch der Freistaat Sachsen und die zentralchinesische Provinz Hubei, deren Hauptstadt Wuhan ist, sind seit Juni 2007 Partnerregionen. In diesem Zusammenhang reiste die Sächsische Staatsministerin für Wissenschaft und Kunst, Dr. Eva-Maria Stange, vom 3. bis 8. Mai 2008 nach China. Bei ihrem Besuch in der Hauptstadt Wuhan wurde sie von Vertreterinnen und Vertretern sächsischer Hochschulen, Forschungs- und Kultureinrichtungen, darunter Prorektoren und wissenschaftlichen Mitarbeitern der Technischen Universitäten Dresden und Freiberg, begleitet.

An der Wuhan University, einer der renommiertesten Universitäten in der Volksrepublik China mit etwa 45.000 Studierenden, hielt die Staatsministerin vor chinesischen Germanistik-Studenten und Studenten des Rechtswissenschaftlichen Institutes einen Vortrag zum Thema "Kultur- und Wissenschaftsland Sachsen“.

Kathrin Häußler, wissenschaftliche Mitarbeiterin am IKGB und Studienfachberaterin hielt parallel zum offiziellen Besuchsprogramm verschiedene Vorträge an der WUST, darunter einen Vortrag vor ca. 120 Studenten der Materialwissenschaften über das Studium in Sachsen, insbesondere an der TU Bergakademie Freiberg, und einen weiteren Vortrag vor ca. 70 Studenten über Feuerfeste Werkstoffe. Bei einer anschließenden Diskussionsrunde zum Thema „Studium in Deutschland“, insbesondere über das Studium in Freiberg, wurden außerdem die sehr interessierten und aufgeschlossenen chinesischen Studenten über Lehre und Forschung am Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik informiert.

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Institutsbesichtigungen an der WUST

Staatsministerin Dr. Stange im Gespräch mit Professor Li Yawei vom Key Laboratory of Refractories und Dipl.-Ing. Kathrin Häußler vom IKGB

Professor Li Yawei vom Key Laboratory of Refractories – dem Partnerinstitut des Institutes für Keramik, Glas und Baustofftechnik

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Professur Keramik

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3 Professur Keramik Im Jahr 2008 wurden im Bereich Keramik und Feuerfest zukunftsträchtige Meilensteine für die Forschungsaktivitäten der kommenden Jahre gelegt. Mit der Bewilligung des DFG Sonderforschungsbereiches 799 TRIP-Matrix-Composite wurde der neue Bereich der Verbundwerkstoffe gekrönt, unterstützt auch von einem DFG-Forschungsvorhaben (Normalverfahren). Darüber hinaus fokussiert der Lehrstuhl für Keramik einerseits die moderne Feuerfestforschung und andererseits die Forschung und Entwicklung im Bereich der porösen durchströmbaren Keramiken. Die Koordination des DFG-Schwerpunktprogrammes 1418 „Feuerfest Initiative zur Reduzierung von Emissionen“ mit vier eigenen Projekten eröffnet das Potential der Entwicklung von kohlenstoffärmeren bzw. kohlenstofffreien Feuerfest-komponenten. Bei der Reduzierung bzw. dem Verzicht auf Kohlenstoff müssen für eine ausreichende Thermoschockbeständigkeit grundlegende werkstoff- und verfahrenstechnische Konzepte in der Mikrostruktur- (Werkstoffdesign) und Makrostrukturentwicklung (Werkstoff-verbund) erarbeitet werden. Der Einsatz der Druckschlickergusstechnologie für grobkörnige Feuerfestmassen, die 3D-Charakterisierung mittels Computertomographie und der Einsatz der EBSD-Phasenuntersuchungen im Rasterelektronenmikroskop unterstreichen die Philosophie des Lehrstuhls, den Bogen von der Grundlagenforschung über Entwicklung neuer Messmethoden bis zur Pilotbauteilfertigung zu spannen. Zahlreiche industrienahe Projekte aus dem Energiesektor, der Zement- und der Feuerfestindustrie bereichern die Doktoranden als auch unsere Studenten. Diese positive Bilanz wurde mit gemeinsamen wissenschaftlichen Aktivitäten mit unseren Partnerforschungseinrichtungen (IKTS, EMPA, DIFK, Wuhan University of Science and Technology, FIRE, MORE) und Industriepartnern (z.B. Einladung von Krosaki Harima zur Eröffnung der Japanischen Feuerfesttagung) begleitet. Für die Unterstützung beim Aufbau unserer keramischen und feuerfesten Innovationskette in Freiberg sei allen Freunden, Förderern und insbesondere unseren Mitarbeitern herzlich gedankt. Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris

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3.1 Publikationen 3.1.1 Veröffentlichungen in Zeitschriften und Fachbüchern Aneziris, C.G.: Functional refractory material design for advanced metallurgical applications. Taikabutsu 60 (2008) 3, S. 119. Aneziris, C.G.: Functional refractory material design for advanced metallurgical applications. Journal of the Technical Association of Refractories, Japan 28 (2008) 2, S. 122. Aneziris, C.G.; Ansorge, A.; Jaunich, H.: New approaches of carbon bonded foam filters for filtration of large castings. cfi / Ber. DKG, Special Refractories (2008), S. E100-E103.

Aneziris, C.G.; Fischer, U.; Schlegel, E.: Corrosion Problems of Refractories due to the Use of Secondary Fuels. Refractories Manual 2008, S. 28–33. Aneziris, C.G.; Fischer, U.; Schlegel, E.: Die Verwendung von Sekundärbrennstoffen (Abfällen) und die Korrosionsprobleme feuerfester Werkstoffe. Keramische Z. 60 (2008) 5, S. 347-351. Aneziris, C.G.; Fischer, U.; Schlegel, E.: The use of secondary fuels (waste) and the corrosion problems of refractories. Proceedings XVI. Conference on Refractories, Prag, Tschechische Republik (2008), S. 177-184. Aneziris, C.G.; Hampel, M.: Microstructured and electro-assisted high-temperature wettability of MgO in contact with a silicate slag-based on fayalite. J. Appl. Ceram. Tech. 5 (2008), S. 469-479. Aneziris, C.G.; Jaunich, H.; Ansorge, A.: Filter- und Speiserlösungen für innovative Metallgießtechnologien. Zeitschrift für Freunde und Förderer der Technischen Universität Bergakademie Freiberg 15 (2008), S. 29-32. Aneziris, C.G.; Klippel, U.; Stein, V.; Li, Y.W.: Recent trends in refractories research and development. Proceedings IREFCON’08, Kolkata, Indien (2008), S. 30-41. Bavand-Vandchali, M.; Golestani-Fard, F.; Sarpoolaky, H.; Aneziris, C.G.: The influence of in situ spinel formation on microstructure and phase evolution of MgO-C refractories. J. Eur. Ceram. Soc. 28 (2008), S. 563-569. Fischer, U.; Aneziris, C.G.; Schlegel, E.: Corrosion problems of refractories due to the use of secondary fuels. Refractories Manual (2008), S. 28-33. Gerlach, N.; Aneziris, C.G.; Trimis, D.: Application of the refractories in the innovative heating technologies for the glass industry. Proceedings XVI. Conference on Refractories, Prag, Tschechische Republik (2008), S. 103-109.

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Gerlach, N.; Aneziris, C.G.; Trimis, D., Reusse, E.: Refractories in innovative heating technologies for the glass industry. Refractories Manual (2008), S. 80-82. Hölscher, T.; Schlegel, E.: Beta-Calutherm - A new alkali resistant thermal insulating product. Proceedings XVI. Conference on Refractories, Prag, Tschechische Republik (2008) S. 89-96. Hölscher, T; Stellmach, W, Fischer, U.; Schlegel, E.: CALUTHERM - Ein hydrothermal hergestellter Wärmedämmstoff auf der Basis von Hibonit. Keramische Z. 60 (2008) 2, S. 88–91. Hölscher, T; Stellmach, W, Fischer, U.; Schlegel, E.: CALUTHERM - hydrotermálnĕ vyrobený tepelnĕ izolační materiál na bázi hibonitu pro teploty použití do 1600°C. SILIKA (2008) 1-2, S. 54–57. Hölscher, T.; Stellmach, W.; Schlegel, E.; Fischer, U.: Calutherm – A hydrothermally cured thermal insulating material based on Hibonite fpr temperatures up to 1600°C. Interceram 57 (2008) 5, S. 330-334. Jansen, H.; Dudczig, S.; Aneziris, C.G.: Magnesia-carbon castable with new properties. Proceedings 51st Colloquium on Refractories, Aachen (2008), S. 84-87. Kratschmer, T.; Gehre, P.; Aneziris, C.G.: Flame spraying of alumina with Titania and Zirconia additions. Proceedings 51st Colloquium on Refractories, Aachen (2008), S. 24-29. Li, Y.; Li, N.; Ge, S.; Aneziris, C.G.; Hampel, M.; Dudczig, S.: Flexibility of burned Al2O3-C due to bending tests at room temperature. China´s Refractories 17 (2008), 1-4. Melzer, D.; Aneziris, C.G.; Shala-Mehmeti, M.; Mehmeti, H.: Chemical, mineralogical and ceramic technological assessment of Macedonian raw materials for heavy ceramics. Tile & Brick International Manual (2008), S. 4-7. Melzer, D.; Aneziris, C.G.; Mehmeti, H.; Shala-Mehmeti, M.; Hazrolli, A.: Feinsteinzeug unter Einsatz eines Rohkaolins aus dem Kosovo. Keramische Z. 60 (2008) 6, 426 – 429. Rank, J.; Melzer, D.; Ullrich, B.; Wulf, R.; Aneziris, C.G.; Walter, G.: High temperature heat-insulating materials in hydrogenous atmospheres. cfi / Ber. DKG 85 (2008) 10, S. E50-E53. Rank, J.; Melzer, D.; Ullrich, B.; Wulf, R.; Aneziris, C.G.; Walter, G.: Hochtemperaturwärmedämmmaterialien in wasserstoffhaltigen Atmosphären. cfi / Ber. DKG 85 (2008) 12, S. D17-D19. Rank, J.; Melzer, D.; Werschy, M.; Ullrich, B.; Walter, G.: Behaviour of refractories in hydrogenous atmospheres. Interceram 57 (2008) 5, S. 319-323. Rank, J.; Melzer, D.; Werschy, M.; Ullrich, B.; Walter, G.: Corrosion of refractories in hydrogen stream. Proceedings XVI. Conference on Refractories, Prag, Tschechische Republik (2008), S. 192-198.

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Roungos, V.; Aneziris, C.G.; Schnelle, J.; Gerhards, J.; Stegner, F.; Berroth, K.: Investigation into the oxidation resistance of Al2O3-C refractories for monobloc stopper applications. Refractories Manual (2008), S. 68-74. Roungos, V.; Aneziris, C.G.; Schnelle, J.; Gerhards, J.; Stegner, F.; Berroth, K.: Approaches for glaze free Al2O3-C refractories. Proceedings 51st Colloquium on Refractories, Aachen (2008), S. 154-157. Roungos, V.; Schnelle, J.; Aneziris, C.G.: Investigation of the oxidation resistance of Al2O3-C refractories for monobloc stopper applications. Proceedings XVI. Conference on Refractories, Prag, Tschechische Republik (2008), S. 248-255. Schärfl, W.; Aneziris, C.G.; Klippel, U.; Roungos, V.; Cölle, D.: Properties and processing of shaped alumosilicate-carbon composites for application in shaft furnaces. Proceedings 51st Colloquium on Refractories, Aachen (2008), S. 34-37. Schlegel, E.: Thermal conductivity of high-temperature thermal insulation materials – problems of measurement and standards. Refractories Manual (2008), S. 48-51. Schlegel, E.: Application of phase diagrams at the estimation of alkali resistance of refractories. Proceedings XVI. Conference on Refractories, Prag, Tschechische Republik (2008), S. 23-30. Schmidt, G.; Seifert, H.: Determination of SiC in used refractories by SEM-analysis. Proceedings XVI. Conference on Refractories, Prag, Tschechische Republik (2008), S. 265-272. Seifert, H.; Häußler, K.: Refractories anno MDCCXC – Production and use at the blue pigment manufacture. Proceedings XVI. Conference on Refractories, Prag, Tschechische Republik (2008), S. 7-10. Stellmach, S.; Hölscher, T.; Krahl, S.; Fischer, U.; Schlegel, E.: Calutherm – A new hydrothermally processed insulating material based on Hibonite for the application up to 1500°C. Proceedings XVI. Conference on Refractories, Prag, Tschechische Republik (2008), S. 72-79. Ullrich, B.: 300 Jahre Böttger-Porzellan: Betrachtungen zur Erfindung des ersten europäischen Hartporzellans in Sachsen. cfi / Ber. DKG 85 (2008) 5, S. D22-D24. Ullrich, B.; Penzel, A.; Voigtländer, V.: Der Ton Colditz als wichtigster Rohstoff für die Erfindung des europäischen Hartporzellans in Sachsen (1708). Jahrbuch der Staatlichen Schlösser, Burgen und Gärten Sachsens 15 (2008), S. 24-27. Ullrich, B.; Aneziris, C.G.: Vom ersten europäischen Porzellan zum keramischen Hightech- Produkt. 300 Jahre Porzellanerfindung in Sachsen. Begleitheft zur gleichnamigen Ausstellung auf der Albrechtsburg zu Meißen 14.03.-08.06.2008, Hrsg. Staatliche Schlösser, Burgen und Gärten Sachsen, Albrechtsburg Meissen (2008), S.1-17.

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Wittig, D.; Glauche, A.; Aneziris, C.G.; Minghetti, T.; Schelle, C.; Graule, T.; Kübler, J.: Activated pressureless melt infiltration of zirconia-based metal matrix composites. Materials Science and Engineering A 488 (2008), S. 580-585.

3.1.2 Vorträge und Poster Aneziris, C.G.: Functional refractory material design for advanced metallurgical applications. 21st Annual Colloquium of TARJ (Technical Association of Refractories, Japan), 22.-23.04.2008, Himeji, Japan. Aneziris, C.G.: "Feuerfest-Initiative zur Reduzierung von Emissionen - FIRE". Kick off Meeting vom SPP 1418, 27.11.2008, Bonn. Aneziris, C.G.; Fischer, U.; Schlegel, E.: The use of secondary fuels (waste) and the corrosion problems of refractories. XVI. Conference on Refractories, 14.-15.05.2008, Prag, Tschechische Republik. Aneziris, C.G.; Hampel, M.: Smart refractories, a contribution for process and environmental innovation. Vision Keramik 2008+, Fraunhofer-IKTS, 17.-18.01.2008, Dresden. Aneziris, C.G.; Klippel, U.; Stein, V.; Li, Y.W.: Recent trends in refractories research and development. IREFCON ’08, 07.-09.02.2008, Kolkata, Indien. Gerlach, N.; Aneziris, C.G.; Trimis, D.: Application of the refractories in the innovative heating technologies for the glass industry. XVI. Conference on Refractories, 14.-15.05.2008, Prag, Tschechische Republik. Hampel, M.; Aneziris, C.G.: Refractory design for environmental friendly high temperature applications due to nano–additions. Vision Keramik 2008+, Fraunhofer-IKTS, 17.-18.01.2008, Dresden. Hölscher, T.; Schlegel, E.: BETA-CALUTHERM - A new alkali resistant thermal insulating product. XVI. Conference on Refractories, 14.-15.05.2008, Prag, Tschechische Republik. Jansen, H.; Dudczig, S.; Aneziris, C.G.: Magnesia-carbon castable with new properties. 51st Colloquium on Refractories, 15.-16.10.2008, Aachen. Kratschmer, T.; Aneziris, C.G.: Flame sprayed alumina with titania and zirconia additions. XVI. Conference on Refractories, 14.-15.05.2008, Prag, Tschechische Republik. Kratschmer, T.; Gehre, P.; Aneziris, C.G.: Flame spraying of alumina with Titania and Zirconia additions. 51st Colloquium on Refractories, 15.-16.10.2008, Aachen.

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Rank, J.; Melzer, D.; Werschy, M.; Ullrich, B.; Walter, G.: Corrosion of refractories in hydrogen stream. XVI. Conference on Refractories, 14.-15.05.2008, Prag, Tschechische Republik. Rank, J.; Melzer, D.; Werschy, M.; Ullrich, B.; Walter; G.: Corrosion of refractories in hydrogenous atmospheres. XVI. International Conference on Refractories, 14.-15.05.2008, Prag, Tschechische Republik. Roungos, V.; Aneziris, C.G.; Schnelle, J.; Gerhards, J.; Stegner, F.; Berroth, K.: Approaches for glaze free Al2O3-C refractories. 51st Colloquium on Refractories, 15.-16.10.2008, Aachen. Roungos, V.; Schnelle, J.; Aneziris, C.G.: Investigation of the oxidation resistance of Al2O3-C refractories for monobloc stopper applications. XVI. Conference on Refractories, 14.-15.05.2008, Prag, Tschechische Republik. Schärfl, W.; Aneziris, C.G.; Klippel, U.; Roungos, V.; Cölle, D.: Properties and processing of shaped alumosilicate-carbon composites for application in shaft furnaces. 51st Colloquium on Refractories, 15.-16.10.2008, Aachen. Schlegel, E.: Evaluation of Phase Diagrams with regard to the Alkali Corrosion of Refractories. XVI. Conference on Refractories, 14.-15.05.2008, Prag, Tschechische Republik. Schmidt, G.; Seifert, H.: Determination of SiC in used refractories by SEM-analysis. XVI. International Conference on Refractories, Prag, Tschechische Republik 14.-15.05.2008 Stellmach, S.; Hölscher, T.; Krahl, S.; Fischer, U.; Schlegel, E.: CALUTHERM – Ein hydrothermaler Wärmedämmstoff auf der Basis Hibonit für Anwendungstemperaturen bis zu 1500 °C, International Conference on Refractories, Prag 14.-15.05-2008 Ullrich, B.: Vergleichende rasterelektronenmikroskopische- und Elektronenstrahlmikrounter-suchungen an Böttgersteinzeugen. 41. Internationales Hafnerei-Symposium, 21.9.- 27.09.2008, Dresden. Ullrich, B.: Über den Versuch einer Nachstellung des europäischen Hartporzellans. Vortrag im Rahmen der Veranstaltung „Lebendige Forschung- Entdeckungen im Schlösserland Sachsen“, 17.10.2008, Zwinger Dresden. Ullrich, B.: Zur Entwicklung des ersten europäischen Hartporzellans in Sachsen. Vortrag zur Eröffnung der Ausstellung „Vom ersten europäischen Porzellan zum keramischen Hightech- Produkt - 300 Jahre Porzellanerfindung in Sachsen“, 13.03.2008, Albrechtsburg zu Meißen. Ullrich, B.: Betrachtungen zur Entwicklung des ersten europäischen Hartporzellans in Sachsen. DKG-Jahrestagung, 25.05.2008, Höhr-Grenzhausen.

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3.1.3 Erteilte Patente Aneziris, C.G.; Schärfl, W.; Walter, G.; Strack, J.; Bach, E.; Sandig, R.: Verfahren zur Herstellung eines thermoschock- und korrosionsbeständigen Keramikwerkstoffes auf der Basis eines zirkonoxidfreien feuerfesten Oxids. Aktenzeichen DE 10 2005 036 394 B4, Veröffentlichungsdatum: 24.07.2008. 3.1.4 Patentanmeldungen Aneziris, C.G.; Klippel, U.; Tontrup, C.: Gemenge und daraus hergestellte feuerfeste Formkörper oder Massen mit hoher Hydratationsbeständigkeit. Internationale Patentanmeldung PCT/EP2008/067162, Anmeldetag: 10.12.2008. Aneziris, C.G.; Gerlach, N.; Grote, H.; Krusch, C.: Materialzusammensetzung zur Herstellung eines Feuerfestwerkstoffes sowie ihre Verwendung und Feuerfestformkörper sowie Verfahren zu seiner Herstellung. Aktenzeichen: 08017129.1 - 1218, Anmeldetag: 29.09.2008. Aneziris, C.G.; Homola, F.; Schärfl, W.; Dudczig, S.: Keramische Bauteile mit Antihaft-eigenschaften für Hochtemperaturanwendungen. Aktenzeichen: DE 10 2008 046 193.8-45, Anmeldetag: 06.09.2008. Aneziris, C.G.; Klippel, U.; Dudczig, S.; Schmidt, H.; Heinold, U.: Druckschlicker-Gießvorrichtung bzw. Verfahren zum Gießen eines Formteils. Aktenzeichen: DE 10 2008 011 820.6, Anmeldetag: 29.02.2008. Aneziris, C.G.; Schärfl, W.: Verfahren zur Herstellung von anorganischen, calciumphosphatfreien Formkörpern. Aktenzeichen: DE 102007001724, Offenlegungstag: 17.07.2008. Aneziris, C.G.; Scheller, P.; Biermann, H.: Verbundwerkstoff aus Metall und Keramik und Verfahren zu dessen Herstellung. Internationale Patentanmeldung PCT/DE2007/002287, Anmeldetag: 18.06.2008.

Lucke, R.; Schlegel, E.: Werkstoff zur Wärmedämmung mit abschirmenden Eigenschaften gegen elektromagnetische Strahlung. Aktenzeichen: DE 10 2008 022 065.5, Anmeldetag: 03.05.2008. Schneider, H.-J.; Schlegel, E.: Viskosimeter zur Messung plastischer dichter und/oder poröser Massen, vorzugsweise Porenbetone, und dazugehöriges Messverfahren. Aktenzeichen: DE 10 2008 049 376.7, Anmeldetag: 27.09.2008.

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3.2 Forschungsprojekte 3.2.1 Abgeschlossene Forschungsprojekte Optimierte Auftragsverfahren in der Spritzglasiertechnologie (AiF-Vorhaben 14792 BR/1) Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. U. Fischer Laufzeit: 07/2006 – 06/2008 Partner: AiF „Otto von Guericke“ e.V. Berlin,

Boizenburger Fliesenfabrik, IMERYS Tableware Selb, Duravit Sanitärporzellan Meißen GmbH, Kahla/Thüringen GmbH, Kerateam Fliesenproduktions und –vertriebs GmbH & Co KG Leisnig, KERAMAG Haldensleben, Villeroy & Boch Torgau, Zschimmer & Schwarz GmbH & Co KG Lahnstein

Fördermittel: Insgesamt 214.400 EUR Zusammenfassung der Ergebnisse Es wurden Untersuchungen zur Problematik der Benetzbarkeit und des Schichtaufbaus bei Anwendung des Spritzglasierverfahrens und dessen Einfluss auf die Ausbildung der Glasuroberflächenqualität in der keramischen Industrie durchgeführt. Die charakteristischen Werkstoffparameter der verwendeten Scherben und Glasurschlicker in Bezug auf die Anwendung der Spritzglasiertechnologie wurden untersucht. Bei Verwendung spezieller Zweistoffdüsen konnten in einer Versuchs-Spritzglasieranlage praxisnah charakteristische Glasurnebel (Glasurtröpfchen) erzeugt werden. Durch bildanalytische Methoden (Hochgeschwindigkeitsfotografie, hochauflösende Fotografie) wurden erstmals Erkenntnisse zur Glasurtröpfchenbildung, -geometrie, –verteilung und –geschwindigkeit im Glasurspray sowie den Auftreffvorgängen der Glasurtropfen auf die Scherbenoberfläche gewonnen. Eine deutlich messbare Verringerung der Oberflächenspannung der Glasurschlicker durch Einsatz einer oberflächenaktiven Substanz führt nur zu einer geringfügig gröberen Tropfengrößenverteilung im Glasurspray, aber zu einer eindeutig besseren Benetzung der rohen Scherbenoberfläche durch die Glasurtropfen. Der Aufbau der Glasurschicht wird von den Vorgängen Benetzung der trockenen Scherbenoberfläche sowie Kronenbildung, Sekundärtropfenbildung und Kratererhalt auf der benetzten Scherbenoberfläche bestimmt. Die Wahrscheinlichkeit der Schichtbildung (Dichteunterschiede innerhalb der Glasurschicht), die Erhöhung der Oberflächenrauigkeit bzw. –welligkeit sowie die Fehlerhäufigkeit der Glasuroberfläche nehmen dabei mit kleiner werdendem Spritzwinkel zu. Das Spritzglasierergebnis wird hauptsächlich von den Glasurschlickereigenschaften (Rheologie, Oberflächenspannung), der Tropfengröße sowie dem Abstand und dem Spritzwinkel zwischen Düse und Scherbenoberfläche beeinflusst.

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„Verbundwerkstoffsysteme und Werkstoffverbunde“ im Feuerfestbau: Fertigung, Rheologie und Eigenschaften (mechanische, thermische und chemische) von klebsandumhüllten, kohlenstoffhaltigen Granulaten/Körnungen und daraus hergestellten Verbundwerkstoffsystemen (PRO-INNO-II-Projekt KF 0143302UK6) Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. W. Schärfl Laufzeit: 12/2005 – 06/2008 Partner: AiF „Otto von Guericke“ e.V. Berlin EKW GmbH Fördermittel: 119.545 € Zusammenfassung der Ergebnisse Die Werkstoffkombination im System Al2O3-SiO2-C besitzt durch die Verwendung einer feinkörnigen Klebsandfraktion (d50 = 4 µm) und einer überwiegend kristallinen Kohlenstoffbindung eine „plastisch verformbare" Matrix, welche zum Abbau von thermomechanischen Spannungen und damit zu weniger Rissen und Abplatzungen führt. Neben der Verbesserung der thermomechanischen Eigenschaften im Verbundsystem führt der Verbundwerkstoff im metallurgischen Prozess durch die Ausbildung einer SiO2-reichen Grenzfläche zu besseren Anti-Clogging-Eigenschaften. Schließlich ergibt sich im Verbundwerkstoff Al2O3-SiO2-C eine Reduzierung der Sauerstoffdiffusion durch die Ausbildung von SiO2-Sperrschichten. Dies führt zu einer erhöhten Oxidationsbeständigkeit der feuerfesten kohlenstoffhaltigen Steine im metallurgischen Prozess.

Hochtemperaturwechselbeständige Feuerfestkeramiken Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. N. Gerlach Laufzeit: 01/2008 – 09/2008 Partner: Siemens AG Motivation Dieses Projekt ist ein Nachfolgeprojekt zur Machbarkeitsstudie „Hochtemperatur-wechselbeständige Feuerfestkeramiken“, welche im Jahr 2007 an der TU Freiberg durchgeführt wurde. Im Rahmen dieses Projektes wurden zwei Werkstoffkonzepte erarbeitet, die im Wasserthermoschock an ganzen Bauteilen getestet wurden. Das Nachfolgeprojekt hat zum Ziel einerseits weitere Werkstoffverbesserungen zu erarbeiten und andererseits die Prüfungen an realen Bauteilgeometrien durchzuführen. Hierzu ist es erforderlich, Prototypen zu fertigen, die anschließend in speziellen Hochtemperaturprüfständen der Fa. Siemens getestet werden.

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Spritzgießen von Titaniumpulvern für medizinische Anwendungen (Europäische Kommission - BIOTIP-Projekt 17991) Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. T. Kratschmer Laufzeit: 11/2005 – 07/2008 Partner: Europäische Kommission

Pyrogenesis, FTS SA, IFAM, TUIASI, LITTLEJOHN, SONS DTS INTERNATIONAL, DENA Systems BK Ltd, EROTHITAN, NKUA, INASMET, SC TEHNOTON SA

Fördermittel: Insgesamt: 231.500 € Motivation Über die Spritzgusstechnologie sollten für die Implantologie verwendbare Schrauben aus hochreinem Titanium hergestellt werden. Die Teilaufgabe des IKGB bestand in der Evaluierung eines Bindersystems mit der besonderen Vorgabe, dass durch den Entbinderungsprozess nur geringste Mengen an Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff in das Titanium gelangen. Die Aufgabe der Projektpartner erstreckte sich von der Pulverherstellung über die Ermittlung der Prozessparameter bis hin zu Formenmodellierung und Tierversuchen. Zusammenfassung der Ergebnisse Mit der Verwendung eines EVA-modifizierten Wachsbinders aus der Heißgießtechnologie konnte eine kombinierte chemische Vorentbinderung und eine thermische Entbinderung unter extrem sauerstoffarmer Atmosphäre durchgeführt werden, ohne dass die Sauerstoff-, Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte über den geforderten 2000, 1000 bzw. 500 ppm lagen. Der Prozess wurde bis zur Serienfertigung evaluiert.

Druckschlickerguss von grobkörniger, großformatiger Oxidkeramik hoher Dichte Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. U. Klippel Laufzeit: 10/2008 Partner: PD-Industries GmbH, Feuerfestwerke Wetro Motivation Grobkörnige Oxidkeramik mit komplexer Bauteilgeometrie wird derzeit konventionell schlickergegossen. Aufgrund der Stabilisierungsproblematik wird ein hoch viskoser Schlicker verwendet. Beim konventionellen Guss kann die Luftbeladung des Schlickers nicht mehr ausgebracht werden. Ziel der Untersuchung war es, die Anwendbarkeit der Druckgusstechnologie auf die konventionell gegossene Produktpalette von PD-Industries zu überprüfen.

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Entwicklung einer kohlenstoffgebunden basischen Gießmasse Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. S. Dudczig Laufzeit: 06/2006 – 05/2008 Partner: Refratechnik Steel GmbH Motivation Für Feuerfestanwendungen in der Eisen- und Stahlindustrie sollte eine vibrationsverdichtende bzw. selbstfließende basische kohlenstoffgebundene Gießmasse entwickelt werden, wobei Magnesiumoxid als oxidische Komponente und Wasser als Flüssigkeit sowie Kohlenstoff als alleinige Komponenten gefordert waren. Analog zur konventionellen Presstechnologie von MgO-C-Steinen sollte über den Einsatz von geeigneten Kohlenstoffquellen eine Kohlenstoffbindung im gegossenen Produkt erzeugt werden. Die Herstellungstechnologie musste so konzipiert werden, dass eine wirtschaftlich sinnvolle Herstellung von gegossenen Feuerfestkomponenten bzw. monolithischen Zustellungen ermöglicht werden konnte. Den auftretenden Problemen wie Hydratation der oxidischen basischen Komponente sowie den negativen Einflüssen der Kohlenstoffkomponenten auf die Rheologie der Massen sollte durch geeignete Wahl der Zusätze, der Kohlenstoffkomponenten sowie durch eventuell anzuwendende Beschichtungsverfahren entgegengewirkt werden. Eine entscheidende Forderung war die Entwicklung eines allein auf Kohlenstoff und Magnesiumoxid basierenden Massenversatzes, was bedeutete, dass auf konventionelle Bindersysteme für Feuerfestanwendungen wie z.B. Tonerdezement, hydratisierbare Tonerde oder Phosphatbinder verzichtet werden musste. Zusammenfassung der Ergebnisse Die Wahl der Bindung der entwickelten Masse stellte einen entscheidenden Schwerpunkt dieses Projektes dar, da auf hydraulische Bindungen (Tonerdezement, hydratisierbare Tonerde) bzw. chemische Bindung (Phosphatbinder) aufgrund von Reaktionen zwischen Binder und oxidischer Komponente und der daraus resultierenden Herabsetzung der Feuerfestigkeit sowie des Korrosionsverhaltens verzichtet werden musste. Hierbei haben sich im Laufe des Projektes organische Mehrkomponenten –Bindersysteme als vielversprechend erwiesen. Der zweite Schwerpunkt des Projektes stellte die Wahl der Kohlenstoffkomponenten dar, da die in der konventionellen Presstechnologie eingesetzte Kohlenstoffquellen bzw. Bindersysteme auf Harzbasis im wasserbasierenden System nicht anwendbar waren. Im Laufe des Projektes war es möglich, eine allein auf Magnesiumoxid und Kohlenstoff basierende Vibrationsmasse zu entwickeln, mit der nach entsprechender Temperung bzw. Verkokung vergleichbare Materialeigenschaften erreicht werden konnten.

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Spaghettifilter für Gießereianwendungen Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. C. Wenzel Laufzeit: 12/2007 – 12/2008 Partner: Foseco GmbH Borken Motivation Ziel dieser Arbeit war es, Filterstrukturen zu entwickeln, die eine gesteigerte Filtrationseffizienz im Vergleich zu den am IKGB entwickelten Spaghetti-Filtern aufweisen. Zusammenfassung der Ergebnisse Die neuen Filterstrukturen wurden mittels viskoplastischer Formgebung hergestellt. Als Ausgangsmaterialien dienten SiC, AZT sowie Zirkonmullit. Des Weiteren kamen ein neu entwickeltes Bindersystem sowie verschiedene Porenbildner zum Einsatz. Die hergestellten Filter konnten erfolgreich bei der Firma Foseco als Metallschmelzefilter getestet werden.

Technologische Verbesserungen beim Gießen von Feuerleichtsteinen Projektleiter/Bearbeiter: Dr.-Ing. D. Melzer Laufzeit: 9/ 2007 – 12/ 2008 Partner: Promat GmbH Ratingen Motivation Verkürzung der Aushärtezeit beim Gießverfahren durch technologische und stoffliche Optimierung. Zusammenfassung der Ergebnisse Durch Einsatz von Gips anstelle von HT – Zement und durch verschiedene technologische Optimierungen konnten sowohl die Aushärtezeit als auch die Zeit bis zum Entformen der gegossenen Formkörper in der angestrebten Zeit von < 1 h erreicht werden. Die Feuerleichtsteine erreichen die in der Norm festgelegten Kennwerte. Die Produktion im Werk Tangshan läuft inzwischen nach den verfahrenstechnischen und stofflichen Vorgaben der Bearbeiter (Dr. Melzer / DI Krasselt) stabil und optimiert.

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3.2.2 Laufende Forschungsprojekte Phasenumwandlungsfähige ZrO2-haltige Makrostrukturen für die Herstellung von Keramik-Stahlverbundwerkstoffen durch Infiltration (SFB 799 / TP A1) Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. W. Schärfl /

Dipl.-Ing. M. Hasterok Laufzeit: 07/2008 – 03/2012 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Sonderforschungsbereich 799 „TRIP-Matrix-Composite“ Fördermittel: 55.200 EUR Personalmittel + 7.700 EUR Sachmittel 40.000 EUR Investitionsmittel + 15.400 EUR Programmpauschale Motivation

Ziel des ersten Abschnitts des Teilprojekts A1 ist die Entwicklung keramischer Formkörper mit speziellen Makrostrukturen als Grundlage für neuartige Verbundwerkstoffe, die die mechanischen Vorteile des TRIP-Stahles mit der Umwandlungsverstärkung von MgO-teilstabilisiertem Zirkoniumdioxid kombinieren und sich insbesondere durch hohe Festigkeit, Zähigkeit und Schwingungsdämpfung auszeichnen. Die Herstellung dieser Verbundwerkstoffe soll anschließend über eine erzwungene Stahlschmelzeinfiltration oder/und eine grenzflächenaktivierte Infiltration dieser Keramikkörper erfolgen.

Kalte bildsame Formgebung sowie kaltes Fügen von Keramikpartikel-Stahl-Sinterwerkstoffen (SFB 799 / TP A5) Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. C. Weigelt Laufzeit: 07/2008 – 03/2012 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Sonderforschungsbereich 799 „TRIP-Matrix-Composite“ Fördermittel: 27.600 EUR Personalmittel + 120.000 EUR Investitionsmittel

2.000 EUR Sachmittel + 22.400 EUR Programmpauschale Motivation Inhalt des Teilprojekts A5 ist die Entwicklung eines neuartigen Verbundwerkstoffes aus TRIP-Stahl und MgO-teilstabilisiertem Zirkoniumdioxid, der die mechanischen Vorteile des TRIP-Stahles mit der Umwandlungsverstärkung der ZrO2-Keramik kombiniert und im Kaltzustand aus einer bildsamen Masse durch Extrudieren zu komplizierten Bauteilgeometrien geformt und anschließend gesintert werden kann. Neben den verarbeitungstechnischen Vorteilen werden hervorragende Materialeigenschaften wie gute Dehnbarkeit, Festigkeit und Verfestigung sowie hohe Energieabsorption bei einem sehr geringen Bauteilgewicht erwartet.

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2D und 3D in-situ-Charakterisierung von Verformung und Schädigung (SFB 799 / TP B5) Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr. rer. nat. H. Berek Laufzeit: 07/2008 – 03/2012 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Sonderforschungsbereich 799 „TRIP-Matrix-Composite“ Fördermittel: 27.600 EUR Personalmittel + 4.100 EUR Programmpauschale Motivation Im Teilprojekt B5 sollen die Tripstahl-Keramik-Verbundwerkstoffe direkt bildgebend charakterisiert werden. Im REM wird die Probenoberfläche in 2D unter quasi-statischer und unter zyklischer Beanspruchung untersucht. Damit können die Dehnungsfelder und die Schädigungsmechanismen direkt unter Last ermittelt werden. Durch 3D-Untersuchungen im Computertomographen soll auch das Innere der Verbundwerkstoffe charakterisiert werden. Besondere Relevanz werden in-situ-Verformungsversuche im CT haben. Somit kann direkt auf die Einflüsse der Morphologie der Keramik, der Herstellungsroute und der Eigenschaften der Grenzflächen geschlossen werden.

Einfluss von Aluminiumoxid- und Titaniumoxidzusätzen auf die Thermoschockbeständigkeit von feinkörnigem MgO-teilstabilisiertem Zirkoniumdioxid für die Anwendung bei endabmessungsnahen Gießtechnologien in der Metallurgie (DFG-Vorhaben AN 322/12-1) Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. T. Kratschmer Laufzeit: 08/2007 – 07/2009 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) Fördermittel: 1,0 BAT IIa-O + 0,5 BAT Va-O

24.000 EUR Sachmittel Motivation Im Mittelpunkt des Forschungsvorhabens steht die Entwicklung eines feinkörnigen, thermoschockbeständigen Zirkondioxid–Spinell-Verbundwerkstoffes und insbesondere die Untersuchung der Wirkung der oxidischen Zusätze auf die für den Thermoschock relevanten Eigenschaften über die Ermittlung von Thermoschockkoeffizienten. Mittels der Zugabe von Aluminiumoxid und Titandioxid wird während der Sinterung in situ Spinell in der Zirkondioxidmatrix aus der Reaktion zwischen Aluminiumoxid und MgO-Stabilisator erzeugt. Die in situ Spinellbildung und die Destabilisierung des Zirkondioxides führen zu Erzeugung von Mikrorissen, die die Thermoschockbeständigkeit erheblich verbessern. Sekundäres Ziel ist die Begrenzung der Porosität, um die Metallschmelzeinfiltration in Grenzen zu halten. Es soll durch das entstehende Mikrorissgefüge bei geringerer Porosität ein Thermoschockverhalten wie bei porösen, grobkörnigen Feuerfestwerkstoffen erreicht werden.

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Optimierung der mechanischen und thermischen Eigenschaften von kohlenstoffgebundenen MgO-C Feuerfestwerkstoffen aufgrund von Wechselwirkungen im System MgO-TiO2-Al-C (DFG-Vorhaben AN 322/11-1) Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. U. Klippel Laufzeit: 09/2007 – 08/2009 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) Fördermittel: 1,0 BAT IIa-O + 1,0 BAT Vc-O (12 Monate)

23.000 EUR Motivation Das Hauptziel des Forschungsvorhabens besteht in einer Grundlagenuntersuchung zu Veränderungen in der Mikrostruktur von kohlenstoffgebundenen Magnesia-Karbon-Feuerfesterzeugnissen, im Speziellen in der Kohlenstoffmatrix. In kohlenstoffgebundenen Magnesia-Karbon-Feuerfesterzeugnissen, die Aluminium als Antioxidanz enthalten, finden Reaktionen mit der Kohlenstoffmatrix, den vorhandenen Gasspezies und der dispergierten Feststoffe statt. Die Reaktionsprodukte des Systems Al-O-C-N besitzen unterschiedliche Morphologien. Es entstehen sowohl Körner als auch Fasern. Mit steigender Verkokungstemperatur verschlechtern sich im Allgemeinen die mechanischen und thermischen Eigenschaften von Magnesia-Karbon-Feuerfesterzeugnissen. Wird das System MgO-C-Al um die Komponente TiO2 erweitert, kann diesem negativen Trend entgegengewirkt werden. Die thermomechanischen Eigenschaften verbessern sich sogar. Der Grund für diese Trendwende wird der veränderten Morphologie der faserförmigen Reaktionsprodukte zugeschrieben, gleich wenn deren Beitrag zum Festigkeitsverhalten ungeklärt ist. Da bei Temperaturen oberhalb von 1400°C sowohl feines Magnesiumoxid in Gegenwart von Kohlenstoff als auch Aluminiumkarbid instabil werden, sind Rückschlüsse auf Phasenneubildungen beziehungsweise Änderungen in der Mikrostruktur nicht trivial. Das Verständnis zur Phasenneubildung und Mikrostrukturänderung wird durch gezielte Modellmischungen in einem atmosphärischen Elektronenmikroskop mit eingebauter Heizbank unter kontrollierter Atmosphäre und veränderten Temperaturen angestrebt. Die erlangten Ergebnisse sollen Aufschlüsse über das verbesserte thermomechanische Verhalten des Systems MgO-C-Al-TiO2 geben, um im Weiteren die Eigenschaften von aluminiumhaltigen, kohlenstoffgebundenen Magnesiakarbon Feuerfesterzeugnissen gezielt zu optimieren.

Phasenumwandlungsverstärkte, zirkondioxidreiche Verbundwerkstoffe mit TRIP–Stahl – Partikelzusätzen (DFG-Vorhaben AN 322/13-1) Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. C. Wenzel Laufzeit: 04/2008 – 10/2009 Partner: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) Fördermittel: 1,0 BAT IIa-O + 1,0 BAT Vc-O

26.000 EUR Sachmittel + 30.100 EUR Programmpauschale

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Motivation Im Mittelpunkt des Forschungsvorhabens steht die Entwicklung eines feinkörnigen, thermoschockbeständigen zirkoniumdioxidreichen Verbundwerkstoffes über die Zugabe von phasenumwandlungsfähigen TRIP–Stahl–Partikeln und insbesondere die Untersuchung der Wirkung der metallischen, phasenumwandlungsfähigen Zusätze auf die für die Risszähigkeit und für den Thermoschock des Verbundwerkstoffes relevanten Eigenschaften. Die innovative Idee dieses Werkstoffkonzeptes beruht insbesondere auf der Möglichkeit, die thermisch und/oder mechanisch induzierten Phasenumwandlungen, die in beiden Werkstoffen zu einer Volumenvergrößerung führen, bewusst miteinander zu verbinden. Für die Fertigung der Proben wird die bildsame Formgebung in Anspruch genommen mit anschließender Entbinderung und Sinterbrand. Für die Prüfung der Thermoschockbeständigkeit wird der fertige Werkstoff einerseits in situ im atmosphärischen Rasterelektronenmikroskop in Luftatmosphäre von 600 °C auf Raumtemperatur (RT) mehrfach abgeschreckt. Das „Schließen“ bzw. „Öffnen“ der Risse beim Aufwärmen und Abkühlen und die Erweiterung der Risse und Bildung von schädlichen durchgängigen Rissnetzwerken nach mehrmaligem Abschrecken wird an as fired Oberflächen registriert. Zusätzlich werden die Restfestigkeiten nach Abschreckversuchen von 1000°C und 600°C in Wasser ermittelt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens erfolgt über eine hochauflösende Computertomographie erstmals eine zerstörungsfreie, dreidimensionale Charakterisierung im Inneren des Gefüges des zirkoniumdioxidreichen - Verbundwerkstoffes, ohne dass das Phasenverhältnis monoklin/ tetragonal/kubisch über eine nachträgliche Bearbeitung beeinträchtigt wird. Die Computertomographie wird nach jedem Verfahrensschritt (grüne Proben, gebrannte Proben) und im Anschluss an die Thermoschockversuche angewendet.

Entwicklung von Materialkomponenten für faserfreie Schalldämpfereinsätze (PRO-INNO-II-Projekt KF 0143303UK6) Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. habil. J. Ulbricht /

M.Sc. V. Roungos Laufzeit: 03/2007 – 02/2009 Partner: AiF „Otto von Guericke“ e.V. Berlin,

Autotechnik Johanngeorgenstadt GmbH Fördermittel: 0,7 BAT IIa Motivation Ziel der Arbeit ist die Entwicklung einer neuen Generation von faserfreien Schalldämpfern mit silikatischen Einsätzen. Die neue Schalldämpfergeneration soll durch Anwendung des Baukastenprinzips und der Optimierung der Gehäuseformen zu einer Reduzierung der Produktionskosten führen und in Verbindung mit der Verwendung von hochporösen Silikatmaterialeinsätzen eine deutliche Geräuschminderung bewirken.

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Nanokeramiken zur Verflüssigung von gegossenen kohlenstoffhaltigen Massen Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. S. Dudczig Laufzeit: 01/2008 – 12/2009 Partner: Alexander Tutsek-Stiftung Fördermittel: 45.000 EUR Personalkosten + 10.400 EUR Verbrauchsmaterial +

2.600 EUR Reisekosten

Motivation Im Vordergrund steht die anwendungsbezogene Untersuchung der Wirkungsmechanismen einer Verflüssigung von kohlenstoffhaltigen Massen mittels Nanokeramiken auf der Basis MgO, MgAl2O4 und 2MgO⋅SiO2 (Forsterit). Die Erfassung der rheologischen Eigenschaften des feinkörnigen Anteils mittels Rotationsviskosimeters bei unterschiedlichen Nanokeramik- und Anmachwassergehalten und bei unterschiedlichen pH-Werten stellt eine der wesentlichen Aufgaben dar. Weiterhin werden zwei unterschiedliche Strategien für Erzeugnisse mit Kohlenstoffgehalten größer 8% verfolgt: a) Der Einsatz von später graphitisierbaren Kohlenstoffträgern b) die Kombination von später graphitisierbaren Kohlenstoffträgern mit Primärgraphit. Alle favorisierten Rezepte sollen in kleinen Bauteilen umgesetzt, verkokt und bezüglich Porosität, Phasenentstehung als Funktion der Temperatur, Kaltbiegefestigkeit, Kriechbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit untersucht werden. REM- und XRD- Untersuchungen unterstützen die Evaluierung des Mikrogefüges. Schließlich werden die Gießmassen inklusive der gesamten Körnung (grob und fein) mittels Ausbreitmaß charakterisiert. Die Optimierung des Kornbandes für einen erfolgreichen Einsatz von Nanokeramiken stellt eine besondere Herausforderung im Laufe des Projektes dar. Die positiven Ergebnisse fließen in Optimierungsvorschläge für den Anwendungsfall Stahlmetallurgie ein.

Untersuchung und Herstellung silikatischer Coating- und Trägermaterialien Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. G. Schmidt /

Dr.-Ing. habil. J. Ulbricht Laufzeit: 09/2006 – 07/2009 Partner: GFI Grundwasserforschungsinstitut GmbH Dresden Motivation Altablagerungen im Uranerzbergbau wie Uran- und Arsenverbindungen bringen eine Kontamination des Grubenwassers mit sich, welches aufgrund des eingesetzten Abbauverfahrens einen pH-Wert von 2,8 aufweist. Zur Reinigung der Grubenwässer sollen reaktive silikatische Trägermaterialien für den Transport elementaren Eisens in der Wasserphase bereitgestellt werden. Darüber hinaus sollen die Trägermaterialien eine Besiedlung durch Mikroben zulassen. Die Anforderungen an das Trägermaterial bestehen in ausreichend hoher Festigkeit bei gleichzeitiger Schwimmfähigkeit des Materials unter einem Druck von ca. 10bar.

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InnoGlas - Innovative Heiztechniken zur Energieeinsparung und Qualitätsverbesserung in der Glasindustrie Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. N. Gerlach Laufzeit: 04/2007 – 03/2010 Partner: BMWi; Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik, Freiberg Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik, Freiberg Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg DBI Gastechnologisches Institut GmbH, Freiberg Hüttentechnische Vereinigung der Dt. Glasindustrie e.V. Promeos GmbH, Erlangen; Franke IOS GmbH, Moritzburg Horn Glass Industries AG, Plößberg Conrad Liphard & Söhne GmbH, Großalmerode

UAS Messtechnik GmbH, Viechtach Drache Umwelttechnik GmbH, Diez Saint-Gobain Oberland AG, Bad Wurzach E.ON Thüringen AG, Erfurt

Fördermittel: Insgesamt: 1.267.229 EUR

Motivation Die effiziente Beheizung industrieller Anlagen durch Verbrennungsvorgänge stellt trotz der technischen Fortschritte der letzten Jahrzehnte weiterhin eine große Herausforderung für Unternehmen und Forschungseinrichtungen dar. Neuartige Verbrennungstechnologien, wie die Verbrennung innerhalb oder oberhalb poröser Medien, bieten hier vielfältige Vorteile. Aufgrund der Stabilisierungsprinzipien und der hohen Oberflächen-Strahlungstemperatur ist insbesondere die Verbrennung in porösen Medien (nachfolgend Porenbrenner) von besonderem Interesse für industrielle Hochtemperaturprozesse. Porenbrenner arbeiten auch bei den maximalen Belastungen immer im Strahlungsmodus (Verbrennungsvorgang in der porösen Matrix) und erreichen dadurch höhere Oberflächenstrahlungstemperaturen als andere Verbrennungstechniken. Durch die Strahlungswärmeabgabe der Brenner (Oberflächenstrahlung bei Temperaturen bis zu 1600°C) kann die Wärmeübertragung an das zu erwärmende Gut gegenüber herkömmlichen Verbrennungstechnologien wesentlich verbessert werden. Darüber hinaus können vielfältige Bauformen der Brenner realisiert werden. Verbrennungssysteme auf der Basis der Verbrennung in porösen inerten Medien haben bereits einen guten Entwicklungsstand erreicht und können in Applikationen mit niedrigen Anwendungstemperaturen eingesetzt werden. Zur Nutzung solcher Technologien bei industriellen Hochtemperaturprozessen sind weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten notwendig. Die hohen Anwendungstemperaturen und die erhöhte Rückstrahlung der Ofenräume auf die Brennerkomponenten bedingen die Entwicklung keramischer Gehäusebauteile, die hohen Temperaturgradienten standhalten können, keramischer Abdichtungen bei hohen Temperaturen sowie verbesserter keramischer Rückschlagsperren mit geringer Permeabilität und geringer Transparenz gegenüber Wärmestrahlung. Im Fokus des hier vorgestellten Projektes steht die Entwicklung, Evaluierung und vorteilhafte Nutzung von gasbeheizten Strahlungs-Porenbrennern in der Glasindustrie.

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Hochtemperaturbenetzbarkeit von Feuerfestmaterialien gegenüber Metallurgieschlacken Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. S. Dudczig Laufzeit: 02/2008 – 02/2009 Partner: Foseco GmbH, Borken Motivation Die Benetzung feuerfester Materialien spielt im Eisen- und Stahlbereich sowie im Nichteisensektor eine sehr bedeutende Rolle. Je nach Einsatzgebiet werden unterschiedliche Anforderungen in Hinblick auf die Benetzbarkeit der eingesetzten Materialien gestellt. In Hinblick auf keramische Filter für Metallschmelzen wird zum Beispiel eine gute Benetzbarkeit der Materialien gegenüber den zu entfernenden Verunreinigen gefordert, wobei in anderen Bereichen des Gießereisektors dagegen Versuche unternommen werden, um das Benetzungsverhalten so zu verändern, um ein Zusetzen, auch als Clogging bezeichnet, zu verhindern. Im Rahmen des Projektes werden eine Vielzahl von Feuerfestmaterialien wie Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Siliciumdioxid bzw. -carbid sowie weitere gebräuchliche Materialien auf ihr Benetzungsverhalten gegenüber verschiedenen Schlackesystemen untersucht. Unter Zuhilfenahme des Erhitzungsmikroskopes soll durch Aufheizversuche, Versuche mit Haltezeiten sowie Kippversuchen die Kinetik des Benetzungsverhaltens gebräuchlicher Feuerfestmaterialien charakterisiert werden. Dabei spielen neben der Chemie der Schlacke auch weitere Faktoren, wie zum Beispiel die Herstellungstechnologie, d.h. die Formgebung und thermische Behandlung in Hinblick auf die erzeugte Struktur eine wesentliche Rolle. Ziel der Untersuchungen ist es, durch Klärung der Mechanismen Vorschläge zur Verbesserungen bei der Herstellung von Schlüsselbauteilen im Metallurgiesektor zu geben.

Doloma-Kohlenstoff-Feuerfesterzeugnisse Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. V. Stein Laufzeit: 01/2008 – 12/2008 Partner: LWB Refractories Motivation

Motivation des Projektes ist die Verbesserung und Weiterentwicklung gegenwärtiger Qualitäten von Doloma-Kohlenstoff-Feuerfesterzeugnissen, die im Bereich der Stahlerzeugung vor allem zum Auskleiden von Konvertern und Pfannen dienen. Dies geschieht vor allem vor dem Hintergrund gestiegener Rohstoffpreise für artgleiche Erzeugnisse auf Basis von Magnesia. Im Gegensatz hierzu bietet Doloma den Vorteil von niedrigen spezifischen Rohstoffkosten und ist in Europa sehr gut verfügbar.

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Energieeffizienzerhöhung und Optimierung von Aluminiumschmelzöfen durch Entwicklung adaptierter Feuerfestmaterialien und verbesserter Ofeninnenraumgeometrien Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. S. Dudczig Laufzeit: 10/2008 – 09/2011 Partner: ZPF-therm Maschinenbau GmbH Motivation Stand der Technik sind Schmelzöfen, die einen hohen Energieverbrauch und somit auch eine hohe CO2-Emmision haben. Die Hauptkomponenten eines Ofens bestehen aus der Brennertechnik, der Isolation, dem Feuerfestmaterial und dem Gehäuse. In den Fachbereichen (Brennertechnik, Isolierwerkstoffe, Feuerfestmaterialien) wird zunehmend an neuen Technologien geforscht, die Zusammenstellung zu einem Komplettpaket - sprich Ofen -wird aber aus den unterschiedlichsten Gründen nicht vorangetrieben. Daher bietet dieses Projekt einen neuen innovativen Ansatz, den Erkenntnisgewinn aus den unterschiedlichen Fachgebieten in einem Aggregat zu vereinigen. Unter dem Aspekt Energieeffizienz, effizientere Erdgasnutzung und CO2-Emissionsreduktion soll ein strömungstechnisch optimiertes Schmelzofensystem mit neuartiger Brennertechnik, wartungsfreundlicher, verschleißfesterer Ausmauerung sowie raum- und kostensparender Isolation entwickelt werden. Die Untersuchungen beinhalten Grundlagenuntersuchungen im System Aluminiumschmelze – Feuerfestmaterial zur Verbesserung bestehender Feuerfestsysteme bzw. der Entwicklung neuer Feuerfestkonzepte oder Technologien. Die Erprobung der zu entwickelnden Feuerfestmaterialien soll im Labormaßstab sowie später an einem Demonstrator im industriellen Maßstab erfolgen.

Umweltfreundliche Stichlochmassen Projektleiter/ Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. M. Hampel Laufzeit: 04/2008 – 02/2009 Partner: Moravské keramické závody a. s., Tschechische Republik Motivation Für das Verschließen von Hochofenabstichlöchern werden sogenannte Stichlochmassen benötigt. Diese wasserfreien plastischen Massen werden nach dem Abstich des Hochofens in den Stichlochkanal eingepresst und erhärten durch Temperatureinwirkung. Dies wird durch den Einsatz von organischen Bindemitteln ermöglicht. Ziele des Projektes sind das Finden einer geeigneten Prüfmethodik für die Quantifizierung der bildsamen Eigenschaften sowie die Verbesserung der Bildsamkeit bei einer im Vorfeld entwickelten Stichlochmassenrezeptur.

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Feuerfesterzeugnisse für Al-Transportgefäße Projektleiter/ Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. P. Gehre Laufzeit: 01/2008 – 12/2008 Partner: Seram GmbH Motivation Im Rahmen dieses Forschungsprojektes sollen Feuerfestkeramiken für den Transport von flüssigem Aluminium entwickelt, charakterisiert und weiteroptimiert werden. Als Referenzmaterialien für weitere Entwicklungen sollen die bei der Firma Seram eingesetzten Werkstoffe dienen.

Optimierung der Kompaktierung von Solarsilizium Projektleiter/ Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Laufzeit: 06/2008 – 05/2011 Partner: Joint Solar Silicon GmbH & Co. KG Motivation Inhalt des Forschungsprojektes sind wissenschaftliche Untersuchungen zum tribologischen Verhalten verschiedener Hochleistungskeramiken gegenüber Siliziumpulver. Hintergrund ist der Einsatz der Keramik als Walzenmaterial bei der Agglomeration von Siliziumpulver. Ziel ist die Bewertung der Eignung der Keramiken für den Einsatzfall.

Druckschlickerguss von grobkeramischen Bauteilen Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. U. Klippel Laufzeit: 11/2008 – 01/2009 Partner: Siemens AG, Energy Sector, Fossile Power Generation Motivation Die Zielstellung liegt in der Evaluierung der Druckschlickergusstechnologie als alternatives Formgebungsverfahren zur Produktion von grobkeramischen Bauteilgeometrien.

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Entwicklung einer Fliesenmischung für Feinsteinzeug Projektleiter/Bearbeiter: Dr.-Ing. D. Melzer Laufzeit 10/2008 – 04/2010 Partner: Keraton Kies- und Tongruben GmbH Plessa,

AiF „Otto von Guericke“ e.V. Berlin

Motivation Aus verschiedenen heimischen hellbrennenden Tonen ist eine Mischung zu entwickeln, die für die Herstellung von Feinsteinzeug geeignet ist.

Entwicklung von keramisch-gebundenen Schleifwerkzeugen

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. H. Seifert Laufzeit: 09/06 – 03/08 Partner: Günter Effgen GmbH Motivation Im Rahmen dieses Projektes sollen organische Porenbildner für die Herstellung von Schleifwerkzeugen durch hoch poröse anorganische Materialien ersetzt werden. Es sollen verschiedene Hohlkorund-Körnungen sowie Schaumglaskugeln als teilweiser Ersatz der Bindefritte getestet werden.

3.3 Studentische Arbeiten 3.3.1 Ingenieurpraktika Definition and rheological behaviour of plugging slurries for Si3N4-SiC and AT diesel particulate filter systems Verfasser: Tina Kopplin Betreuer: Dr.-Ing. M. Schumann (Saint-Gobain CREE, Frankreich) /

Dr.-Ing. W. Schärfl / Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris

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Zusammenfassung: Das wechselseitige Verschließen der Kanäle eines Wabenkörpers ist ein wesentlicher Prozessschritt bei der Herstellung eines Dieselrußpartikelfilters (DPF). Die rheologische Feinabstimmung der Schlicker erfolgte für neuartige Filtersysteme auf Basis von Aluminiumtitanat (AT) und Si3N4-SiC.

Controlling Granule Properties from Spray Freeze Drying Author: Sarah Giesberg Supervisor: Prof. J. Binner (University of Loughborough, Großbritanien) /

Dipl.-Ing. U. Klippel / Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Conclusions: The aim of this work was to control granule properties of spray freeze dried yttrium stabilised zirconia (YSZ). The first task was to determine the maximum viscosity with which spray freeze drying is still possible. Secondly the influence of the reduction of the amount of the organic additives on the granule properties has been investigated.

Entwicklung präkeramischer Papiere als Schlackenfiltermaterial Verfasser: Jörn Werner Betreuer: Dr.-Ing. W. Schärfl / Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Prof. Dr.-Ing. K. Eigenfeld (Gießerei-Institut, TU Bergakademie Freiberg) Zusammenfassung: Auf der Basis der Papiertechnologie wurden neuartige faserverstärkte präkeramische Papiermaterialien im System Al2O3-TiO2-ZrO2 (AZT) hergestellt. Die verwendeten keramischen Pulver sowie die organischen Binder wurden hinsichtlich der Eignung zur Blattbildung optimiert.

Entwicklung von Gradienten-Cermets Verfasser: Petra Gruner Betreuer: Dr. S. Walter (Siemens AG) /

Dipl.-Ing. U. Klippel / Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris

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Zusammenfassung: In der vorgelegten Arbeit konnten Gradienten-Cermets über den Multilayeraufbau hergestellt werden, deren unterschiedlichen Einzellagen über die Anpassung der Korngrößenverteilung der Ausgangstoffe Mo und Al2O3, die gleiche lineare Schwindung zeigen. Basierend auf einem 2D- und 3D- Berechnungsmodell konnten für jedes Stoffsystem innerhalb des gradierten Cermets die Flächen- bzw. Volumenschwindung der Mo- und Al2O3-Komponenten bestimmt und die Zusammensetzung der Einzellagen berechnet werden. Das Ziel Gradienten-Cermets mit einem ansteigenden Mo-Gehalt herzustellen konnte realisiert werden.

Untersuchung und Charakterisierung von Mischungen aus Rotschlamm mit Tonen im Hinblick auf dessen Verwertbarkeit für die Herstellung von Produkten der traditionellen Keramik Verfasser: Christin Triebler Betreuer: Prof. Dr.-Ing. G. Kostakis (TU Kreta, Chania, Griechenland) /

Dipl.-Ing. C. Wenzel / Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Zusammenfassung: Ziel dieser Arbeit war es, den als Abfallprodukt anfallenden Rotschlamm durch Zugabe von Ton, welcher in verschiedenen Lagerstätten Kretas abgebaut wurde, zu kombinieren und somit für die traditionelle Keramik nutzbar zu machen.

Bestimmung der Festigkeit von Dispersionskeramiken und Vergleich verschiedener Prüfmethoden Verfasser: Daniel Veres Betreuer: Dr.-Ing. K. Moritz / Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Zusammenfassung: Die Aufgabe bestand darin, die Festigkeit von Dispersionskeramiken entsprechend den geltenden Normen zu bestimmen. Dabei sollte der Einfluss der Probengeometrie (Zylinder, Scheiben), der Prüfmethode (3-Pkt.-Biegung, 4-Pkt.-Biegung, biaxiale Biegefestigkeit) und der Probenpräparation (Oberflächenzustand-Rauhigkeit) untersucht werden. Die Tests wurden an vier verschiedenen oxidkeramischen Werkstoffen durchgeführt. Weiterhin wurde die Festigkeit nach hydrothermaler Alterung untersucht.

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Die Aufbereitung der Tonschlämme für die sanitärkeramische Gießmasse der Firma Duravit Meißen Verfasser: Julia Hausmann Betreuer: Dr.-Ing. U. Fischer / Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris

Duravit Sanitärporzellan Meißen GmbH Zusammenfassung: Es wurden Untersuchungen zur industriellen Aufbereitung von Tonschlämmen für die Sanitärgießmasse der Firma Duravit Meißen durchgeführt. Gegenüber der bisherigen Aufbereitungsmethode der Ton-Kaolin-Schlämme führt die Aufbereitung der reinen Tonschlämme zu einem besseren Aufschluss der eingesetzten Tone und zur Homogenisierung bzw. Stabilisierung der Sanitärgießmasse. Die Substitution bisher eingesetzter Tone durch alternative Tone mit stabileren Eigenschaften konnte erfolgreich durchgeführt und in die industrielle Praxis überführt werden.

3.3.2 Studienarbeiten Entwicklung und Charakterisierung verschiedener Versätze aus Al2O3, ZrO2 und TiO2 hinsichtlich einer hohen Temperaturwechselbeständigkeit Verfasser: Tina Kopplin Betreuer: Dipl.-Ing. N. Gerlach Zusammenfassung: Im Rahmen dieser Studienarbeit sollten verschiedene Versätze aus Al2O3, ZrO2, TiO2 (AZT) mit und ohne die Zugabe von Hohlkugelkorund hinsichtlich einer hohen Temperaturwechselbeständigkeit untersucht werden. In den Versätzen ohne Hohlkugelkorund wurde vorsynthetisiertes AZT in verschiedenen Fraktionen als Grobkorn zugegeben. Die Probenherstellung erfolgte im Schlickergussverfahren. Nach der Sinterung bei 1600°C erfolgte eine ausführliche Charakterisierung der Probekörper. Die gemessenen Kaltbiegefestigkeiten nach einmaligem Thermoschock waren bei den Versätzen mit Hohlkugelkorund um das 30-fache geringer, weshalb dieses Werkstoffkonzept nicht weiter verfolgt wurde. Die Abnahme der Festigkeit nach Thermoschock war hingegen beim Einsatz von grobem AZT eher gering.

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Untersuchungen zur Phasenentwicklung in kohlenstoffgebundenen Systemen bei Zusatz von oxidischen und / oder metallischen Komponenten Verfasser: Manuel Hasterok Betreuer: Dipl.-Ing. S. Dudczig Zusammenfassung: Im Rahmen der Studienarbeit erfolgten Untersuchungen zur Entwicklung der mechanischen Eigenschaften und der Phasenzusammensetzung in Abhängigkeit von der Verkokungstemperatur in einem kohlenstoffgebundenen System. Dabei wurde die Wirkung des alleinigen Zusatzes von Silizium, Aluminium, Titandioxid oder Calciumoxid bzw. auch Kombinationen aus diesen Zusätzen in einem Mullit-Kohlenstoffsystem ermittelt.

Untersuchungen zum Einfluss von anlagenspezifischen Parametern einer Versuchsanlage und den Glasurschlickereigenschaften beim Spritzglasieren von Silikatkeramik Verfasser: Maria Zeuke Betreuer: Dr.-Ing. U. Fischer Zusammenfassung: Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss der Glasurschlickereigenschaften bei Variation der anlagenspezifischen Parameter (Spritzglasieranlage) auf das Spritzbild und die Ausbildung der Spritzglasurschicht untersucht. Durch die Auswertung eines statistischen Versuchsplanes und von zusätzlichen Versuchen konnte festgestellt werden, dass die Durchflussmenge den größten Einfluss auf die Gesamtglasurmenge des Spritzbildes besitzt. Den zweitgrößten Einfluss hat der Abstand. Bei der Betrachtung der Druckluft für Flach- und Rundstrahl hat nur der Flachstrahl einen Einfluss gezeigt.

Bestimmung der Sintereigenschaften von Calciumhexaaluminat mit der Bezeichnung Calutherm HY-9-PRT-RT-Nr.99 Verfasser: Stefan Krahl Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. E. Schlegel / Dr.-Ing. U. Fischer Zusammenfassung: Im Rahmen dieser Arbeit sollten die mechanischen Eigenschaften und das Sinterverhalten des Wärmedämmstoffes Calutherm HY-9-PRT-RT-Nr.99 der Fa. Calsitherm bewertet werden. Zur Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften wurden die Druckfestigkeiten der gesinterten Proben im Versuch ermittelt. Mittels Röntgendiffraktometrie wurden die im Sinterprozess entstandenen Phasen identifiziert.

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3.3.3 Diplomarbeiten Einfluss von nanoskaligen Zusätzen auf die Eigenschaften von feuerfesten ungeformten Massen Verfasser: Maria Zeuke Betreuer: Dipl.-Ing. S. Dudczig / Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Zusammenfassung: Das Fließverhalten von ungeformten feuerfesten Massen, in diesem Fall Feuerbetone, beeinflusst nicht nur das Formgebungsverhalten, sondern auch die resultierenden Eigenschaften während des Einsatzes der Materialien. Durch den Einsatz von nanoskaligen oxidischen Partikeln in sowohl Pulverform als auch in wasserdispergierter Form sollte das Fließverhalten sowie die nach Temperaturbehandlung entstehenden Eigenschaften untersucht werden. Die im Rahmen der durchgeführten Arbeit verwendeten nanoskaligen Partikel basierten auf Aluminiumoxid, Siliciumdioxid und Zirkoniumdioxid. Der Einfluss der Nanoteilchen wurde zuerst von der rheologischen Seite betrachtet und danach der Versuch unternommen, die gewonnenen Ergebnisse auf eine selbstfließende Masse zu übertragen. Im Rahmen der Arbeit konnte die Wirkung von bereits geringsten Mengen nanoskaliger Partikel auf die Rheologie sowie den nach thermischer Behandlung resultierenden Eigenschaften, wie zum Beispiel Rohdichte, Porosität und Porengrößenverteilung, eines selbstfließenden auf Magnesiumaluminat-Spinell basierenden Feuerbetons nachgewiesen werden.

Mahlung von Magnesiumaluminat mittels hochenergetischer Rührwerkskugelmühle und Implementierung der gewonnenen Nanopartikel in einen keramischen Virenfilter zur Wasseraufbereitung

Verfasser: Christian Weigelt Betreuer: Prof. Dr. T. Graule (EMPA Dübendorf, Schweiz) /

Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Zusammenfassung: Ziel der Arbeit ist die Veränderung eines seit Jahrzehnten in der Trinkwasseraufbereitung angewendeten Verfahrens hinsichtlich des Rückhaltes von mikrobiologischen Verunreinigungen. Der Focus liegt hierbei auf humanpathogenen Viren im Bereich < 100 nm. Die bisherigen Tiefenfilter aus einer hochporösen Kieselgurstruktur werden hierzu mit Magnesiumaluminat modifiziert, um attraktive elektrostatische Wechselwirkungen anzubieten. Mittels einer Rührwerkskugelmühle werden die Möglichkeit der Erzeugung von Nanopartikeln untersucht und dabei auftretende Hydroxidbildungen ausführlich charakterisiert. An modifizierten Kieselgurfiltern werden der Einfluss des Spinells auf die physikalischen Eigenschaften sowie der Virenrückhalt mit Hilfe von Bakteriophagen als Modellorganismen untersucht.

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Untersuchung von Einflussfaktoren auf die Ausbildung von Nadelstichen in Sanitärkeramikglasuren

Verfasser: Sandra Fischer Betreuer: Dr.-Ing. H. Melzer (Keramag, Haldensleben) /

Dr.-Ing. U. Fischer / Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Zusammenfassung: Es wurde versucht, eine neue Theorie zur Nadelstichbildung nachzuweisen. Aus den theoretischen Grundlagen und den Beobachtungen in der laufenden Produktion geht hervor, dass Nadelstiche gasförmige Einschlüsse sind und im direkten Zusammenhang mit einer Blasenbildung stehen. Im Mittelpunkt der Betrachtungen steht die Durchlässigkeit der Glasur. Eine Glasur sollte bis zum Abschluss der Entgasungsreaktionen im keramischen Brand nicht Aufschmelzen. Eine Zwischenschichtbildung im Glasurbereich kann die Durchlässigkeit beeinflussen. Sie stellt eine Behinderung für die Blasen dar, da die Bezirke eine größere Dichte aufweisen. Treten mehrere Schichten aufgrund des Glasurauftrages auf, erhöht sich dieser Widerstand. Ein direkter Zusammenhang zwischen Nadelstichen und der Schichtbildung konnte durch Untersuchungen mit der Computertomografie und Permeabilität nachgewiesen werden.

Flammspritzen im pseudoternären Al2O3-TiO2-ZrO2 – System: Phasenausbildung, mechanische Charakterisierung und Thermoschockverhalten von Schichten Verfasser: Patrick Gehre Betreuer: Dipl.-Ing. T. Kratschmer / Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Zusammenfassung: In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob an freistehenden flammgespritzten Schichten eine Charakterisierung der Thermoschockbeständigkeit durch die Aufnahme von ∆T-Festigkeitskurven möglich ist. Es hat sich gezeigt, dass signifikante Unterschiede in Abhängigkeit von der Zusammensetzung auftreten. Dieser Effekt ist auf die Modifizierung des Schichtaufbaus und der Mikrorissverteilung und -dichte zurückzuführen. Dabei wird die Thermoschockbeständigkeit mit steigendem Gehalt an TiO2 und ZrO2 verbessert, wobei die alleinige Verwendung von ZrO2 keine Verbesserung bewirkt.

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Leichtbaustrukturen auf Basis von Schaumkeramiken Verfasser: Manuel Hasterok Betreuer: Dipl.-Ing. C. Wenzel / M.Sc. V.Roungos /

Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris

Zusammenfassung: Ziel der Arbeit war es, auf Basis innovativer Materialien (AZT, ZAT sowie ZrO2 mit TRIP-Stahl) Schaumkeramikfilter herzustellen. Dabei wurden die Schlickeradditive hinsichtlich Viskosität und Feststoffgehalt des Schlickers optimiert. Des Weiteren wurde das Sprühprogramm für den Schlickerauftrag verbessert. An den entstandenen Schaumkeramiken wurden Festigkeit und Schwindung gemessen.

Untersuchungen zur Haftzugfestigkeit des Interfaces Keramik-Knochenzement

Verfasser: Nadine Fritsche Betreuer: Dipl.-Ing. C. Ortmann (Mathys Orthopädie GmbH) /

Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Zusammenfassung: Es wurden Einflüsse von verschiedenen Rauheitsgraden, Haftvermittlern, Anmischtechniken und Knochenzementen auf die Haftzugfestigkeit zwischen Keramik und Knochenzement sowie deren Beständigkeit in körperähnlichem Milieu untersucht. Als Referenzprobe diente der Verbund gestrahltes CoCr / Knochenzement, welcher z.Z. standardmäßig in der Knieendoprothetik eingesetzt wird.

Einfluss der hydrothermalen Behandlung auf die Phasenausbildung und die technischen Eigenschaften im Stoffsystem Al2O3-Na2O

Verfasser: Stefan U. Krahl Betreuer: Dr. W. Stellmach (Calsitherm Silikatbaustoffe GmbH) /

Prof. Dr.-Ing. habil. E. Schlegel Zusammenfassung: Das Reaktionsgeschehen im Stoffgemisch Al2O3-Na2O und die Existenz zahlreicher Tonerdephasen werden im Temperaturbereich bis 1600 °C aufgeklärt, einschließlich die dabei auftretenden Dichte- und Volumenänderungen. Es wird ein grundsätzlicher Weg zur Herstellung von Wärmedämmstoffen aufgezeigt. Die Wärmeleitfähigkeit dieser Werkstoffe beträgt 0,3 W/m.K bei hohen Temperaturen.

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Funktionalisierte, kohlenstoffgebundene Dolomiterzeugnisse Verfasser: Volker Stein Betreuer: Dipl.-Ing. H.W. Dittrich (LWB Refractories GmbH, Hilden) /

Dipl.-Ing. U. Klippel / Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Zusammenfassung: Die Zielstellung dieser Arbeit lag einerseits in der Verbesserung der gegenwärtigen Qualitäten von kohlenstoffgebundenen Sinterdolomit-Erzeugnissen und andererseits darin, ein besseres Verständnis der Reaktionsmechanismen im Erzeugnis zu entwickeln.

Entstehung von Produktstrukturen bei der Sprühtrocknung keramischer Suspensionen Verfasser: Susanna Eckhard Betreuer: Dr. M. Nebelung (Fraunhofer IKTS Dresden) /

Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Zusammenfassung: Die Arbeit beschäftigt sich mit den Möglichkeiten der Charakterisierung der inneren Struktur keramischer Sprühgranulate über die Porosität. Inhomogenitäten in der Granulatstruktur begünstigen die Entstehung von Fehlern in den Grünkörpern und beeinflussen damit die Bauteilqualität. Ziel der Arbeit war es, einen Vorschlag für eine Quantifizierung der inneren Struktur zu erarbeiten.

Entwicklung von Spaghetti-Filtern Verfasser: Torsten Stephan Betreuer: Dipl.-Ing. C. Wenzel / Dr.-Ing. W. Schärfl / Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Zusammenfassung: Im Fokus der Arbeit stand die Herstellung von Spaghetti-Filtern auf Basis von SiC, AZT und Zirkonmullit sowie die Erzeugung einer Makroporosität durch geeignete organische Porenbildner.

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Optimierung der bei Duravit Sanitärporzellan Meißen verwendeten Hartstoffkomponenten für die Sanitärkeramik-Gießmasse Verfasser: Katja Kühne Betreuer: A. Hogrefe / R. Schindler (Duravit Sanitärporzellan Meißen GmbH) /

Dipl.-Ing. M. Hampel / Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Zusammenfassung: Ziel der Diplomarbeit war die Optimierung der verwendeten Hartstoffkomponenten für die Sanitärkeramik-Gießmasse. Dazu wurden die Reduzierung der Anzahl der Rohstoffkomponenten und die Optimierung keramischer Parameter angestrebt. Abschließend wurden die Ergebnisse hinsichtlich möglicher Aufwendungen technischer oder organisatorischer Art im Betrieb beurteilt.

Untersuchungen zum Abbindeverhalten verflüssigter Feuerbetone – Einfluss unterschiedlicher Verflüssiger auf Phosphatbasis auf die technologischen Eigenschaften unter Berücksichtigung der eingesetzten Calciumaluminatzemente Verfasser: Kristin Heinritz Betreuer: Prof. Dr. P. Quirmbach (DIFK Bonn) /

Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Zusammenfassung:

Ziel dieser Arbeit war zu klären, welchen Einfluss unterschiedliche Phosphatverflüssiger auf das Abbindeverhalten der Feuerbetone unter Berücksichtigung der eingesetzten Hochtonerdezemente ausüben. Für die Untersuchungen stand die Entwicklung der Festigkeiten im Feuerbeton im Vordergrund.

Carbon Bonded Castable Author: Michael Klitzsch Supervisor: Dr. D. Bell (Foseco Limited Tamworth, England) /

Dipl.-Ing. S. Dudczig / Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Conclusions:

This diploma thesis tries to point out the reason for cracking and eliminates cracking occuring during firing. Therefore new recipes were developed and their properties were determined. In addition, a prototyping of a crack free collector nozzle and a comparison to a competitor´s product occurred as a final step of this diploma thesis.

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Entwicklung von Luminiszenz-Keramiken für lichtoptische Anwendungen Verfasser: Andreas Glauche Betreuer: Dr. U. Liepold (Siemens AG München) /

Dipl.-Ing. U. Klippel / Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Zusammenfassung: Das Ziel dieser Arbeit war es, dünne und dichte Vollkeramiken mit Hilfe des Foliengießprozesses für warmweiße LEDs herzustellen.

Gläser für Aluminiumnitrid Verfasser: Noamane Mahzouli Betreuer: Dr. C. Kretzschmer (Fraunhofer IKTS Dresden) /

Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Zusammenfassung: Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurden verschiedene Pb-freie Gläser aus dem System ZnO-CaO-Al2O3-B2O3-SiO2 hinsichtlich ihrer Eignung als Schutzschicht (Abdeckglas) untersucht. Die Schutzschicht soll eine niedrige Verarbeitungstemperatur haben, um beim Einbrand eine Wechselwirkung zwischen Schutzschicht und abzudeckender Schicht zu unterbinden und gleichzeitig eine ausreichende Säurestabilität aufzuweisen.

Nutzung des Tones aus Karacevo/ Kosovo für die Herstellung von Feinsteinzeug Verfasser: Afrim Hazrolli (Universität Pristina) Betreuer: Dr.-Ing. D. Melzer / Prof. Dr.-Ing. habil. Aneziris /

Prof. Mehmeti (Universität Pristina) Zusammenfassung: Unter Zusatz von Feldspat konnten Versätze entwickelt werden, die durch Trockenpressen geformt und bei sehr niedriger Sintertemperatur von 1150 °C gesintert werden können. Diese neu entwickelten Versätze erfüllen alle Anforderungen an Feinsteinzeug.

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Design- und Prozessentwicklung für niederohmige PTC-Keramik-Widerstände Verfasser: Verena Fischer Betreuer: Dr.-Ing. J. Ihle (EPCOS OHG Deutschlandsberg, Österreich) /

Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris (verteidigt Ende 2007) Zusammenfassung: Ziel dieser Arbeit war, es eine Masse zu charakterisieren, aus der anschließend die Herstellung von Spritzgussbauteilen erfolgen sollte. Diese Bauteile sollten bei gleicher Sintertemperatur, Haltezeit und Abkühlgradienten die gleichen spezifischen elektrischen Widerstände wie gepresste Bauteile aufweisen.

Herstellung von PZT-Mikrostrukturen Verfasser: Nora Brachhold Betreuer: Dr. S. Gebhardt (Fraunhofer IKTS Dresden) /

Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris (verteidigt Ende 2007)

Zusammenfassung: Ziel dieser Diplomarbeit war die Herstellung von Stäbchenstrukturen aus Bleizirkonat-Bleititanat-Keramik, die in Form von 1-3-Kompositen als Ultraschallwandler eingesetzt werden sollen. Die Herstellung erfolgte im Schlickergussverfahren unter Vakuum mittels Silikonformen.

Einsatz von Reststoffen in Kanalisationssteinzeug Verfasser: Sonja Böttcher Betreuer: Dr. B. Müller (Steinzeug Abwassersysteme GmbH, Bad Schmiedeberg) /

Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris (verteidigt Ende 2007)

Zusammenfassung: Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss ausgewählter Reststoffe auf die Produkteigenschaften von Kanalisationssteinzeug zu untersuchen. Im ersten Teil wurde versucht, die Reststoffe im Direkteinsatz zu verwenden. Im zweiten Teil wurden die Zuschlagstoffe über den indirekten Weg, den der Herstellung einer Schamotte, eingesetzt.

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Anwendung einer neuartigen hochauflösenden Prüfmethode zur Bestimmung und Modellierung bruchmechanischen Verhaltens von feuerfesten Funktionskeramiken Verfasser: Thekla Stein Betreuer: Prof. Dr. P. Quirmbach (DIFK Bonn) /

Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris (verteidigt Ende 2007)

Zusammenfassung: Ziel dieser Arbeit war es, den Keilspalttest nach Tschegg so zu modifizieren, dass Messungen bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt werden können. Die Untersuchungen haben ergeben, dass die Nutzung eines Laser-Speckle-Extensiometers eine entscheidende Verbesserung des ursprünglichen Verfahrens darstellt. Die durchgeführten Maßnahmen ermöglichen das Messen von reproduzierbaren Ergebnissen bei unterschiedlichen Temperaturen.

3.4 Promotionen 3.4.1 Abgeschlossene Promotionen Stromunterstützte Hochtemperaturbenetzbarkeit von Feuerfesterzeugnissen in Kontakt mit Metall/Schlacke-Systemen Verfasser: Dipl.-Ing. Felix Homola Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris

Zusammenfassung: Die vorgelegte Arbeit beschäftigt sich mit Hochtemperaturbenetzungsphänomenen von Feuerfestmaterialien in Kontakt mit metallischen Schmelzen. Es wurden kohlenstoffhaltige MgO-Materialien (elektrischer Leiter/Isolator) und kohlenstofffreie MgO-Materialien (Isolator) in Kontakt mit einer definierten Schmelze in statischen Laborversuchen und dynamischen Industrieversuchen untersucht. Bei diesen Versuchen wurde eine elektrische Gleichspannung an das Feuerfestmaterial angelegt. Dabei wurde die Wirkung der Young-Lippmann-Gleichung auch für Hochtemperaturprozesse nachgewiesen.

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Unterstützte Filtriereigenschaften von feuerfesten Filterbauteilen in der Metall- und/oder Schlackenschmelzfiltration unter Stromzuführung Verfasser: Dipl.-Ing. Bianka Wiener Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris

Zusammenfassung: Die Herstellung keramischer Filter für den Einsatz in der Eisen- und Stahlschmelzfiltration ist mittels viskoplastischer Formgebung möglich. Es wurden keine Trägermaterialien verwendet und weitestgehend wurde ohne Zusatz organischer Additive gearbeitet. Wesentliche Ziele der Anwendung dieser Technologie waren dabei eine Festigkeitssteigerung gegenüber herkömmlichen Schaumkeramikfiltern, da keine Hohlstege, sondern Vollstrukturen erzeugt werden und die Kostenreduzierung der Gesamtbilanz, da der Brennprozess günstiger wird (es werden keine Filteranlagen mehr benötigt) und Kosten für Schäume entfallen. Eine entsprechende Struktur kann mit der Kolbenpresse in Form von ungeordneten Strängen erzeugt werden - die so genannten Spaghettifilter. Die Auswertung der Gussstücke aus Gießversuchen mit Eisenschmelze wurde mittels 3D-CT Röntgentomographie durchgeführt. Die 3D CT Röntgentomographie kommt eventuell als eine einfache und zerstörungsfreie Methode zur Beurteilung der Filtrationswirkung in Frage. Das Anlegen einer Spannung im System Filter/Schmelze zeigt nach ersten Versuchen chancenreiche Ergebnisse. Durch den Polarisationseffekt kann eine Erhöhung der Abscheideeffizienz bei Schaumkeramikfiltern erreicht werden kann. Die Spaghettifilter zeigen keine Erhöhung durch spannungsunterstützte Filtration.

Konzipierung und Verifizierung von keramischen Filterkomponenten für Dieselrußpartikelfilter Verfasser: Dipl.-Ing. Wolfgang Schärfl Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris

Zusammenfassung:

Die vorgelegte Arbeit mit dem Thema „Beitrag zur Entwicklung von Dieselrußpartikelfiltern (DPF)“ zeigt die Entwicklung eines neuartigen Partikelfilterwerkstoffes vom Pulver bis zum Test des Bauteils am Motorenprüfstand. Die hohe Temperaturwechselbeständigkeit (TWB) des neu entwickelten feuerfesten Filtermaterials auf Basis von Al2O3-ZrO2-TiO2 (AZT) beruht auf der linearen Wärmedehnung in Kombination mit der Ausbildung einer Mikrorissstruktur sowie einem sehr niedrigen E-Modul von 8,5 GPa. Eine zusätzliche Kompensation von Wärmespannungen, welche aus der hohen Wärmedehnung von 7,5�10-6 K-1 der Tonerde-matrix resultieren, erfolgt durch den modularen Aufbau des Wabenkörpers. Nicht zuletzt bewirkt die offene Porosität von 42 % die verbesserte TWB. Durch die Verwendung von 95 Ma.-% Al2O3 als Matrixwerkstoff ist der neu entwickelte AZT-Werkstoff für den Kontakt mit der Asche im für die Regeneration relevanten Temperaturbereich geeignet.

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Produktgestaltung keramischer Granulate für Applikationen der Hochleistungskeramik Verfasser: Dipl.-Ing. Manfred Fries Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris

Zusammenfassung: Die zentralen Themen dieser Dissertation waren die Ableitung und die exemplarische Realisierung eines Zieldesigns für Pressgranulate, die durch uniaxiales Trockenpressen zu großformatigen Bauteilen oder Bauteilen mit großem Höhe-Durchmesser-Verhältnis verarbeitet werden sollen. Im Rahmen der Arbeit wurde eine Methodik zur Produktgestaltung von Pressgranulaten entwickelt und angewendet. Am Beispiel von zwei Granulatentwicklungen (Al2O3 und Si3N4) werden Nutzbarkeit und Übertragbarkeit der entwickelten Methodik nachgewiesen. In beiden Fällen führte ein optimiertes Granulatdesign zu verbesserten Verarbeitungseigenschaften und zu einer Erhöhung des Werkstoffniveaus, was sich in einer erhöhten Biegebruchfestigkeit widerspiegelt.

Metaphosphat – modifizierte Silikatbinder als Basis säurebeständiger Beschichtungsmaterialien Verfasser: Dipl.-Ing. Hans-Dieter Zellmann Gutachter: Prof. i.R. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. E. Schlegel Zusammenfassung: Die an der Bauhaus-Universität Weimar durchgeführte Promotionsarbeit erweitert die Kenntnisse über die Struktur der Wassergläser und deren Beeinflussung durch Phosphat-Zusätze. Es werden Zusammenhänge zwischen der Struktur der Natriumsilikatbinder und deren chemischen und technischen Eigenschaften aufgezeigt, im Einzelnen einerseits pH-Wert, kolloidchemische Eigenschaften, Koagulation, Kondensation, Vernetzung der Silikate und andererseits Verdichtung der Frischmörtel, Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit. Natrium-Trimetaphosphat und Aluminium-Metaphosphat verbessern als Zusätze die Korrosionsbeständigkeit der Silikatbinder.

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Rheologische Charakterisierung von Suspensionen der Calciumsilicathydrat-Synthese Verfasser: Dipl.-Ing. G. Schmidt Betreuer: Prof. i. R. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. E. Schlegel Zusammenfassung: Für die Verfolgung der Wechselwirkungen im Stoffsystem CaO - SiO2 - H2O durch Strukturänderungen und der Zeitabhängigkeit dieser Wechselwirkungen und Reaktionen wurde die Eignung rheologischer Messungen nachgewiesen. Da sich in diesem System in relativ kurzen Zeitabständen das rheologische Verhalten drastisch ändert, sind rotationsviskosimetrische Messmethoden nicht geeignet. Im Rahmen der Bearbeitung konnten an Calcium-Silicat-Hydrat-Suspensionen erstmals genaue Charakterisierungen erfolgen. Die Charakterisierung der Proben erfolgt mit Oszillationsmethoden durch die Module G’ und G’’ in Abhängigkeit von der Frequenz. Dabei war es möglich, den hohen Anteil des elastischen Verhaltens an diesen Proben (mit einem Wasseranteil von 70 Ma.-%) nachzuweisen. Für den Vergleich verschiedener Proben ist eine Gegenüberstellung der Kurvenverläufe des Elastizitätsmoduls G’ am aussagefähigsten. Die entstehenden Strukturen konnten durch elektronenmikroskopische Aufnahmen an den Proben nachgewiesen werden. Die Strukturuntersuchungen mit der Molybdatmethode erbrachten trotz des geringen Anteils an molybdataktiven SiO2 wichtige Erkenntnisse hinsichtlich der Temperatur- und Zeitabhängigkeit der sich ausbildenden Strukturen. Die Charakterisierung des Reaktionsfortschrittes mit rheologischen Methoden ist bei derartigen CSH-Suspensionen die einzige Möglichkeit, den Prozess der Wechselwirkungen und Reaktionen zu erfassen und zu beschreiben. Dazu stehen mit der Fließgrenze und dem Speichermodul zwei Strukturgrößen zur Verfügung.

Pressureless infiltrated alumina and zirconia based steel - MMCs Author: Dipl.-Ing. Daniela Wittig Supervisor: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris

Conclusions: Alumina and zirconia based steel – MMCs have been successfully produced by the pressureless Ti-activated melt infiltration method. With the use of three different Al2O3

powders the effect of particle size and morphology on the packing and the preform structure was shown. With a dense particle packing a quasi-continuous ceramic network was created by neck growth during infiltration. It was also shown that below a certain particle size, infiltration will no longer occur as result of enhanced sintering.

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3.4.2 Laufende Promotionen 3.4.2.1 Laufende Promotionen unter Betreuung von Prof. Aneziris Interne Doktoranden: Dipl.-Ing. Steffen Dudczig Entwicklung ungeformter kohlenstoffhaltiger bzw. kohlenstoffgebundener basischer Erzeugnisse für Feuerfestanwendungen

Dipl.-Ing. Nora Gerlach Thermoschockbeständige Gießmassen auf Aluminiumoxidbasis

Dipl.-Ing. Michael Hampel Feuerfeste MgO-C-Erzeugnisse

Dipl.-Ing. Manuel Hasterok Leichtbaustrukturen auf Basis von Schaumkeramiken

Dipl.-Ing. Uwe Klippel Beitrag zu modernen MgO-C Feuerfesterzeugnissen

Dipl.-Ing. Tim Kratschmer Flammspritzen im pseudoternären System Al2O3-TiO2-ZrO2

M.Sc.-Ing. Vasileios Roungos Kohlenstoffgebundene Erzeugnisse für Feuerfestanwendungen

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Dipl.-Ing. Volker Stein Funktionalisierung kohlenstoffgebundener Dolomiterzeugnisse

Dipl.-Ing. Christian Weigelt Kalte bildsame Formgebung sowie kaltes Fügen von Stahl-ZrO2-Sinterwerkstoffen

Dipl.-Ing. Claudia Wenzel Phasenumwandlungsverstärkte, zirkondioxidreiche Verbundwerkstoffe mit TRIP–Stahl– Partikelzusätzen

Externe Doktoranden: Dipl.-Ing. Daniela Böttge Werkstoffliche und keramtechnologische Aspekte von funktionalen Beschichtungen auf hochporösen Keramikträgern für katalytische und adsorptive Anwendungen

Dipl.-Ing. Christian Brüggmann Chemische Wechselwirkungen zwischen Feuerfest-Stahl-Schlacke

Dipl.-Min. Daniel Cölle Leichtbauweise im Feuerfestbau

Dipl.-Ing. Daniel Ganzer Transparente Optokeramik

Dipl.-Chem. Marion Gemeinert Spezielle glaskeramische Komposite zur Verwendung in der LTCC-Multilayer-Technik

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Dipl.-Ing. Nadine Kaltenborn Konzipierung und Verifizierung von Kohlenstoffmembranen

Dipl.-Ing. Michal Kotrč Simulation von Spannungen und Rissen während des Trocknungsprozesses von Keramiken

Dipl.-Ing. (FH) Benjamin Michen Aquatische Virenfiltration durch physikalisch-chemische Adsorption

Dipl.-Ing. Uwe Lienig Der Einfluss des äußeren Gemischbildungssystems auf den Teillastbetrieb und auf Materialverschleiß eines mit Wasserstoff betriebenen Verbrennungsmotors

Dipl.-Ing. (FH) Nils Rosenberger Einfluss der Porosität und Porengrößenverteilung auf das Verschleißverhalten von Hochofenrinnenmassen

Dipl.-Ing. (FH) Nadja Schlechtriemen Mikrostrukturierung durch Replikationstechniken reaktionsgebundener schwindungsfreier sinternder Keramik für die Anwendung als festsitzenden Zahnersatz

3.4.2.2 Laufende Promotionen unter Betreuung von Prof. Schlegel Dipl.-Ing. Kathrin Häußler Formgebung von CSH-Massen

Dipl.-Ing. Jana Hubálková Gefügeanalyse von Werkstoffen aus dem Stoffsystem CaO – Al2O3 mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung

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Dipl.-Ing. Jan Sachl Herstellung und Beurteilung von Schaumbeton

Dipl.-Ing. Torsten Dietz Porenbildung im Porenbeton

3.5 Habilitationen 3.5.1 Abgeschlossene Habilitationen Konzeption und Verifizierung von MgO-C-Erzeugnissen für den industriellen Konverter- und Pfannenbetrieb in der Stahlindustrie

Verfasser: Dr.-Ing. Helge Jansen Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Zusammenfassung: In der vorgelegten Arbeit wurden zunächst verschiedene spezielle Modifikationen und Charakteristika von MgO-C-Steinen vorgestellt und danach Mechanismen des Verschleißes feuerfester Materialien in der Stahlindustrie beschrieben. In der Pfannenschlackenzone wurde ein dominanter Einfluss der Rohstoffgüte von Magnesia und Graphit auf den Verschleiß nachgewiesen. Daraus wurde ein Modell entwickelt, mit dem die Laufzeit von MgO-C-Steinen anhand bestimmter messbarer Eigenschaften vorherbestimmt werden kann. Für den Konverter wurden Modelle entwickelt, die erlauben, das MgO-C-Material für den Schrottaufprall anhand von einfachen betrieblichen Parametern des Stahlwerks mit höherer Sicherheit auszuwählen als bisher.

3.5.2 Laufende Habilitationen Dr.-Ing. Dmitry Borzov Einsatz von neuartigen umweltfreundlichen Bindemitteln für kohlenstoffhaltige Feuerfesterzeugnisse

Dr.-Ing. Ewald Pfaff Mischleiter auf Perowskitbasis

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3.6 Mitarbeit in Gremien und Gesellschaften Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris

- Vorstandsmitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG) - Gründungsmitglied und Vorstandsvorsitzender des Vereins MORE-Freiberg e.V. - Mitglied des Vereins Deutscher Eisenhüttenleute e.V. (VDEh)

Fachausschuss „Feuerfeste Baustoffe“ - Mitglied der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM) - Mitglied des Redaktionsausschusses in Ceramic Forum International (cfi) - Mitglied des Editorial Board in Interceram und Refractories Manual - Mitglied des Forschungsbeirates der AiF - Mitglied des Vereins Freunde und Förderer der TU Bergakademie Freiberg

Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. E. Schlegel

- Ordentliches Mitglied der Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig Gründungsmitglied der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften acatech München – Berlin

- Mitglied des Kuratoriums des Dresdener Gesprächskreises für Wissenschaft und Wirtschaft

- Mitglied des Advisory Board der Zeitschrift CERAMICS/Silikáty (Praha) - Mitglied der Untersuchungskommission „Grundsätze guter wissenschaftlicher Praxis“

am Internationalen Hochschulinstitut Zittau Dr. rer. nat. B. Ullrich

- Mitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG)

Vorsitzender des Fachausschusses „Geschichte der keramischen Technik“ Dr.-Ing. habil. J. Ulbricht

- Mitglied des Kollegiums der Techniker, Ingenieure und Wirtschaftler Deutschlands - Mitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG) - Gründungsmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V. - Mitglied des Vereins Freunde und Förderer der TU Bergakademie Freiberg - Gründungs- und Vorstandsmitglied des Vereins „@ktivEnergiehaus-Institut e.V.“ - Mitglied des Hochschullehrerverbands

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Dr.-Ing. D. Melzer

- Gründungsmitglied und Schatzmeister des Vereins MORE-Freiberg e.V. - Mitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG)

Leiter des Fachausschusses „Werkstoffprüfung“ - Mitglied des Vereins Deutscher Eisenhüttenleute e.V. (VDEh)

Fachausschuss „Feuerfeste Baustoffe“

Dipl.-Ing. M. Hampel

- Mitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft

3.7 Teilnahme an Konferenzen, Kolloquien und Seminaren Vision Keramik 2008+, Fraunhofer-IKTS – Dresden – 17.-18.01.2008

- Prof. Dr. C.G. Aneziris, M. Hampel, U. Popp, S. Dudczig, V. Roungos 7th India Refractories Congress – Kolkatta, India – 06.-09.02.2008

- U. Klippel Seminar der Stahlakademie, Feuerfest-Technologie – Bad-Neuenahr - 27.-30.04.2008

- U. Klippel

XVI. International Conference on Refractories – Prag – 14.-15.05.2008 - Prof. C.G. Aneziris, Prof. Dr. E. Schlegel, Dr. D. Melzer, Dr. B. Ullrich, Dr. J. Ulbricht,

M. Hampel, V. Roungos, Dr. G. Schmidt, Dr. U. Fischer, N. Gerlach, C. Wenzel DKG-Jahrestagung – Höhr-Grenzhausen – 25.-28.05.2008

- Prof. Dr. C.G. Aneziris, Dr. B. Ullrich, M. Hampel, U. Popp MSE´08 – Materials Science and Engineering – Congress and Exhibition on Advanced Materials and Processes – Nürnberg – 01.-04.09..2008

- N. Gerlach 41. Internationales Hafnerei-Symposium – Dresden – 21.-27.09.2008

- Dr. B. Ullrich 51st Colloquium on Refractories – Aachen – 15.-16.10.2008

- Prof. C.G. Aneziris, Prof. Dr. E. Schlegel, Dr. D. Melzer, Dr. J. Ulbricht, M. Hampel, U. Klippel, S. Dudczig, U. Popp, V. Roungos, N. Gerlach, C. Wenzel

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3.8 Teilnahme an Messen 12. Internationale Gießereifachmesse Fond-Ex – Brno, Tschechische Republik – 15.-16.05.2008

- M. Hampel, S. Dudczig, V. Roungos Denkmal 2008 – Leipzig – 20.11.2008

- U. Klippel 3.9 Sonstiges Dozentenmobilität im Rahmen des DAAD – Universität Tetovo, Mazedonien – 17.-21.01.2008

- Dr. D. Melzer: Vorlesungen zum Thema Prüftechnik Dozentenmobilität im Rahmen des ERASMUS-Programms – Loughborough University und University Sheffield, England – 13.-17.02.2008

- U. Klippel, T. Kratschmer: Vorträge zu aktuellen Forschungsthemen Gestaltung der Ausstellung „Vom ersten europäischen Porzellan zum keramischen Hightech- Produkt - 300 Jahre Porzellanerfindung in Sachsen“ – Albrechtsburg zu Meißen - 14.03. - 08.06.2008

- Dr. B. Ullrich (Verantwortliche Gestaltung des Ausstellungsteils Geschichte der Porzellanerfindung in Sachsen und Vervollkommnung des ersten europäischen Hartporzellans)

Vortrag „Feuerfestmaterial für den Industrieofenbau“ im Rahmen des Fortbildungsseminars „Industrieofenbau“ – TU Bergakademie Freiberg – 18.03.2008

- Dr. J. Ulbricht Vortrag „Feuerfest-Technik in sekundärmetallurgischen Anlagen“ im Rahmen des Kontaktstudiums „Sekundärmetallurgische Prozesstechnik“ - TU Bergakademie Freiberg - 24.04.2008

- Dr. J. Ulbricht Dozentenmobilität im Rahmen des DAAD – Universität Pristina, Kosovo – 28.05.-01.06.2008

- Dr. D. Melzer: Vorlesungen zum Thema Prüftechnik und Keramische Technologie DAAD – Alumni Seminar - Ulaanbataar, Mongolei - 30.05.-17.06.2008

- Dr.-Ing. H. Seifert, S. Dudczig

Vorträge und Seminare „Glasuren“ beim TÜV Rheinland, Ausbildung Industriemeister Keramik – Meißen – Juni 2008

- Dr. J. Ulbricht, Dr. G. Schmidt, K. Häußler

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Industrieversuche – Peking und Tangshan, China – 13.-18.07.2008 - Dr. D. Melzer

Betreuung einer BeLL (besondere Lernleistung) von 2 Schülern - 12/08 – 12/09

- Dr. B. Ullrich Kindervorlesung „Keramik“ – TU Bergakademie Freiberg – 18.12.2008

- C. Wenzel, N. Gerlach, P. Gehre, C. Weigelt

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Professur Glas und Emailtechnik

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4 Professur Glas und Emailtechnik Die Technologieorientierung der Arbeitsgruppe Glas stand als strategische Ausrichtung auch im Jahr 2008 im Vordergrund der Aktivitäten. Eine gewisse Priorität besaß die Frage der Oberflächenveredelung und Energieoptimierung bei der Herstellung von Glas, wobei sich der Schwerpunkt auf Projekte verschoben hat, die der Vorbereitung der industriellen Einführung dienten. Zu nennen sind insbesondere Röhrenglas, Floatglas, Faserglas und Behälterglas. In diesem Zusammenhang zu sehen sind die Aktivitäten in der Frage von neuen Formgebungsmaterialien auf Aluminiumbasis, die neben der chemischen Veränderung der Glasoberflächen auch eine wesentliche Optimierung der Wärmetransportprozesse erlauben mit dem Potential erheblicher Produktivitätssteigerungen. Dies konnte in industriellen Versuchen gezeigt werden. Die Felder der Optimierung der Schmelzprozesse stellten weiterhin einen wichtigen Eckstein unserer Bemühungen dar. Dessen ungeachtet wurden sehr unterschiedliche industrielle Fragestellungen bearbeitet, die manchmal auch Problemlösungen in den Produktionsprozessen beinhalteten. Ein Schwerpunkt bildete die Arbeitsaufnahme im Großprojekt Glasing. In der Glasindustrie ist ein wirtschaftlicher Veränderungsprozess deutlicher geworden: Forschung und Entwicklungsaufgaben werden im steigenden Maße nicht mehr von der Industrie selbst sondern von der mittelständisch geprägten Zuliefer- oder veredelnden Industrie getragen. Diesem Trend folgend haben wir und werden wir in der Zukunft noch verstärkt die Kooperationen mit diesen Partnern ausbauen. Die Durchführung einiger Großprojekte (Glasing, Einstufiger Formgebungsprozess, DFG-Anträge und Monofaseranlage) sind mit unterschiedlichen Ergebnissen weitergeführt worden. Neben verschiedenen Tagungen ist vom Bereich Glas eine eigene internationale Konferenz im Zusammenhang mit dem Härten dünner Flachgläser mit optimierten Oberflächeneigenschaften für die Photovoltaik durchgeführt worden. Prof. Dr. H. Hessenkemper

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4.1 Publikationen 4.1.1 Veröffentlichungen in Zeitschriften und Fachbüchern Hessenkemper, H.; Hönig, S.; Landfermann-Hessenkemper, H.: Veredlung von Emails durch chemische Oberflächenmodifikation, email – Mitteilungen des Deutschen Emailverbandes e.V. 56 (2008) 5, S. 73-79

Hessenkemper, H.: „Aluminium im Glasformenbau“, 1. Bayreuther Glaskolloquium, 11.11.08 Universität Bayreuth Hessenkemper, H.: “Industrial Experiences with a new surface treatment technology”, XXIII ATIV International Conference, 20.-21.11.08, Parma, S. 8 -12 Nadolny, A.: Modifikation von Glasoberflächen mit Metallhalogeniden und Ammoniumver-bindungen. Dissertation, eingereicht am 04.09.2008 4.1.2 Vorträge und Poster Hessenkemper, H.; Hönig, S.; Landfermann-Hessenkemper, H.: Veredlung von Emails durch chemische Oberflächenmodifikation, Vortrag auf der Emailtechnischen Tagung, 21.-23.04.2008, Weimar

Hönig, S.: Einsatz von Porenbrennern in der Emailindustrie, Vortrag auf dem Regionalen Emaillierertreffen, 20.-21.11.2008, Angermünde

Hessenkemper, H.; Hönig, S.; Landfermann-Hessenkemper, H.: Veredlung von Emails durch chemische Oberflächenmodifikation, Poster zum AiF-Tag, 25.6.2008, Berlin

Löbig, R.: „Untersuchung der Wechselwirkungen der bei der Glasformgebung eingesetzten Schmiermittel mit dem Formenmaterial und der Glasoberfläche sowie deren Einfluss auf den Wärmetransport.“ Referate der Vorträge und Poster der 82. Glast. Tagung der DGG, 19.-21.05.2008, Hameln, Verlag der DGG, ISBN 978-3-921089-55-2.

Löbig, R.: „Untersuchung der Wechselwirkungen der bei der Glasformgebung eingesetzten Schmiermittel mit dem Formenmaterial und der Glasoberfläche sowie deren Einfluss auf den Wärmetransport.“ Fachausschuss IV der DGG, Würzburg, 12.03.2008. Hessenkemper, H.: „Aluminium im Glasformenbau“, 1. Bayreuther Glaskolloquium, 11.11.08 Universität Bayreuth Hessenkemper, H.: “Industrial Experiences with a new surface treatment technology”, XXIII ATIV International Conference, 20.-21.11.08, Parma Hessenkemper, H.; Trimis, D.; Reuße, K.; Wiltzsch, S.: „Der Porenbrenner – Vorstellung des InnoGlas-Projekts „Innovative Heiztechniken zur Energieeinsparung und Qualitätsverbesserung

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in der Glasindustrie“ (IN6052), Referate der Vorträge und Poster der 82. Glast. Tagung der DGG, 19.-21.05.2008, Hameln, Verlag der DGG, ISBN 978-3-921089-55-2.

Al Hamdan, K.; Hennig, M.: „GLASING: Energieeffiziente Veredelung dünner Glasscheiben mit besonderen technischen Eigenschaften: Struktur des Wachstumskerns“, Referate der Vorträge und Poster der 82. Glast. Tagung der DGG, 19.-21.05.2008, Hameln, Verlag der DGG, ISBN 978-3-921089-55-2.

Hennig, M.: Glasing: „Energieeffiziente Veredlung dünner Glasscheiben mit besonderen technischen Eigenschaften“, Referate der Vorträge und Poster der 82. Glast. Tagung der DGG, 19.-21.05.2008, Hameln, Verlag der DGG, ISBN 978-3-921089-55-2.

Hessenkemper, H.: „Eine optimierte Strategie zur Herstellung von Photovoltaik-gläsern“, Referate der Vorträge und Poster der 82. Glast. Tagung der DGG, 19.-21.05.2008, Hameln, Verlag der DGG, ISBN 978-3-921089-55-2.

Nadolny, A.: Oberflächenveredlung von Gläsern mittels Metallhalogeniden. Vortrag vor dem Fachausschuss II der DGG am 24.09.2008, Jena 4.2 Forschungsprojekte 4.2.1 Abgeschlossene Forschungsprojekte Untersuchung der Wechselwirkungen der bei der Glasformgebung eingesetzten Schmiermittel mit dem Formenmaterial und der Glasoberfläche sowie deren Einfluss auf den Wärmetransport Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. R. Löbig Laufzeit: 08/06 – 07/08 Partner: AiF Mittel: 159.000 EUR Motivation Ziel dieser Arbeit soll es sein, Aussagen zu treffen hinsichtlich der Menge an erforderlichem Schmiermittel, der Häufung der Anwendung und der Beeinflussung der Qualitäten von der Form und dem verarbeiteten Glas. Mittels der Ergebnisse soll es zukünftig besser möglich sein, den Einfluss des Parameters Schmierung auf den Formgebungsprozess zu beurteilen und die empirische Komponente innerhalb des Schmierprozesses zu minimieren, d.h. die Zweckmäßigkeit der Bearbeitung dieser Thematik besteht darin, mehr Klarheit in die bestehenden Bewertungsdifferenzen zu bringen. Es soll die Grundlage zur Optimierung der Prozesse, auch hinsichtlich der Art und Menge des verwendeten Schmiermaterials, erarbeitet werden.

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Untersuchungen und Entwicklung eines Gemengesatzes für weißes Walzglas Projektleiter/Bearbeiter: Dr.-Ing. S. Hönig Laufzeit: 10/07 – 03/08 Partner: mbs management by steps Mittel: 20.000 EUR

Motivation Für ein neu zu errichtendes Walzglaswerk wurde ein Gemengesatz für eisenarmes und chemisch beständiges Glas entwickelt und untersucht.

Implementation of in-line device for AlCl3 treatment of pattern glass Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. H. Hessenkemper/Dipl.-Ing. R. Hengst Laufzeit: 04/08 – 12/08 Partner Guardian Industries Corp., USA Mittel: 24.000 EUR

Generation of Open Bottom Bubbles During Float Glass Production Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. H. Hessenkemper Laufzeit: 03/08 – 06/08 Partner: PPG Industries, USA Mittel: 24.000 EUR

Laufende Forschungsprojekte Wachstumskern GLASING – Verbundvorhaben: ESG-Anlagen

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. H. Hessenkemper/Dipl.-Ing. M. Hennig Laufzeit: 04/07 – 03/10 Partner: Forschungszentrum Jülich GmbH Mittel: 254.744 EUR

Wachstumskern GLASING – Verbundvorhaben: ESG-Einscheibensicherheitsglas Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. H. Hessenkemper/Dipl.-Ing. M. Hennig Laufzeit: 04/07 – 03/10 Partner: Forschungszentrum Jülich GmbH Mittel: 100.160 EUR

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Wachstumskern GLASING – Verbundvorhaben: Solarmodule Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. H. Hessenkemper/Dipl.-Ing. M. Hennig Laufzeit: 04/07 – 03/10 Partner: Forschungszentrum Jülich GmbH Mittel: 400.788 EUR

Verbundvorhaben: Einstufiger Formgebungsprozess für die Hohlglasproduktion Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dr.-Ing. K. Al Hamdan Laufzeit: 01/08 – 12/10 Partner: Forschungszentrum Jülich GmbH Mittel: 980.754 EUR Motivation Ziel der Untersuchungen im Rahmen des Forschungsprojektes „Einstufiger Formgebungs-prozess „ war es, durch eine gemengeseitige Optimierung die Schmelzbarkeit und Homogenität des Glases zu verbessern. Dazu wurde das Glasgemenge sowohl vollständig als auch partiell unter variablem Einsatz von Schmelzbeschleunigern und Agglomerationshilfsmitteln (z.B. hydroxidische Rohstoffe) mittels Granulierteller bzw. Intensivmischer granuliert. Die hergestellten Granulate wurden hinsichtlich Korngrößenverteilung, Feuchtigkeit und Einzelkornfestigkeit charakterisiert. Zur Untersuchung des Einflusses der Granulierung auf die Schmelzbarkeit wurden Schmelzversuche mit praxisnahen Gemengezusammensetzungen (inkl. Scherbeneinsatz) durchgeführt.

InnoGlas Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Hessenkemper/Dipl.-Ing. S. Wiltzsch Laufzeit: Partner: Mittel:

Faserziehprozess Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Hessenkemper/Dipl.-Ing. H. Landfermann-Hessenkemper Laufzeit: Partner: Mittel: 127.850 EUR

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Motivation

Es wurde eine Monofaser-Ziehanlage aufgebaut, an der unmittelbar während des Ziehprozesses eine Behandlung der Glasfaser mit Aluminium(III)chlorid-Dampf erfolgen kann. Mittels dieser Oberflächenbehandlung wurden eine Erhöhung der chemischen Beständigkeit und der Festigkeit der Glasfasern angestrebt. Untersucht wurden, neben den klassischen E-Glas und C-Glas, Fasern aus Kalk-Natron-Silikatgläsern und mit Alkalien angereichertes E-Glas.

4.3 Studentische Arbeiten 4.3.1 Studienarbeiten Untersuchungen zur Beeinflussung der Welligkeit von Emailoberflächen Verfasser: Sara Grützner Betreuer: Dr.-Ing. Sabine Hönig kleiner Beleg Zusammenfassung Wellige Emailoberfläche kann unerwünscht sein, z. B. im Sanitärbereich oder erwünscht, z. B. bei Wärmetauschern. Die Welligkeit wird u. a. durch die Oberflächenspannung beeinflusst, die wiederum u. a. durch die Atmosphäre definiert wird. An einem durch Spritzauftrag hergestelltem Titanweißemail wurde untersucht, ob die Welligkeit durch Änderung der Gasatmosphäre beim Nachbehandeln beeinflusst werden kann. Die Gasatmosphäre wurde mit einem Porenbrenner durch Regulierung der Luftzahl oxidierend oder reduzierend eingestellt werden, außerdem wurde in einem Muffelofen in Formiergas- in feuchter Atmosphäre gearbeitet. Durch Messung von Glanz, Rauhigkeit und Oberflächenspannung wurde festgestellt, dass sich unter den gegebenen Bedingungen die Welligkeit nicht wesentlich beeinflussen lässt. Die in allen Fällen erhöhte Oberflächenspannung ist widersprüchlich und sollte weiter untersucht werden.

Die Entwicklung einer neuen Glaszusammensetzung (kürzeres Glas) unter Berücksichtigung von Fremdscherbeneinsatz Verfasser: Sarah Baumann Betreuer: Dr.-Ing. K. Al Hamdan

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Zusammenfassung Einen essentiellen Aspekt für die Herstellung von dünnwandigem Behälterglas stellt entsprechend dem rheologischen Verhalten von Gläsern der Zusammenhang von Viskosität und Temperatur dar. Diese Abhängigkeit steht maßgeblich im Kontext zur Formgebung und wird von der chemischen Zusammensetzung des jeweiligen Glases bestimmt. An Modellgläsern, die eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufwiesen, es stand insbesondere eine Kalziumoxid-Erhöhung im Vordergrund, wurde das Temperatur-Viskositätsverhalten theoretisch und experimentell untersucht. Bei den theoretischen Betrachtungen fand die Software … Einsatz. An den Laborschmelzen wurden die Viskositätsfixpunkte für 103 Pas, 106,6 Pas und 1012,5 Pas experimentell ermittelt. Die Beschreibung der Temperaturabhängigkeit oberhalb des Transformationsbereiches erfolgte mit der Vogel-Fulcher-Taman-Gleichung (VFT-Gleichung). Die Ergebnisse zwischen den theoretischen Betrachtungen und der Auswertung der Viskositätsuntersuchungen an den Laborschmelzen differieren, wobei die Unterschiede auf die Komplexität des Systems, die Schwankungen in der chemischen Zusammensetzung der Gläser, z.B. durch die Verdampfung von Alkalien und einen Scherbeneinsatz, sowie die Auswirkungen auftretender Kristallisation bei den Viskositätsmessungen zurückzuführen sind. Es ist das Fazit zu ziehen, dass eine Einflussnahme auf die Länge des Glases durch eine Erhöhung des CaO-Anteils begrenzt möglich ist, wobei der Einsatz von Scherben eine Vorhersage über die Positionierung des Glases im „lg η– T - Diagramm“ schwieriger gestaltet. Basierend auf dem derzeitigen Bearbeitungsstand des Arbeitspaketes AP 2.3 besteht die Notwendigkeit bei den Viskositätsmessungen ein Rotationsviskosimeter einzusetzen, den Einfluss der OH-Gruppe detaillierter zu untersuchen und die Kristallisationstemperatur der Gläser zu messen, damit aufbauend auf den dadurch gewonnenen Erkenntnissen die Länge des Glases noch gezielter beeinflusst werden kann.

Eigenschaftsveränderungen der Glasoberfläche in Folge verschiedener Behandlungssituationen Verfasser: Stefanie Klemm Betreuer: Dipl.-Ing. R. Löbig Prof. Dr. H. Hessenkemper Zusammenfassung Das bearbeitete Thema hat Untersuchungen der Wechselwirkung zwischen Glasoberfläche und umgebenden Medium zum Inhalt. Glasproben, erhitzt über den Transformationspunkt, wurden einer reduzierten Atmosphäre ausgesetzt, sowie mit einer Zinnschmelze und mit einem Schmiermittel kontaktiert. Das Ziel der Arbeit bestand darin, die Auswirkungen auf die Oberflächeneigenschaften zu detektieren und zu bewerten. Untersuchungen zur Eluatleitfähigkeit in Kombination mit ICP-Messungen bilden den Hauptinhalt des Belegs, wobei die Ermittlung der Oberflächenspannung und die XPS/ESCA-Analyse als ergänzende Untersuchungsmethoden Anwendung fanden.

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Hinweise darauf, dass die untersuchten Behandlungsmethoden eine Entalkalisierung der behandelten Glasoberflächen zum Resultat haben, konnten nicht gefunden werden. Bei den Glasproben, auf die das Schmiermittel aufgetragen wurde, ist eine deutlich niedrigere Oberflächenspannung als bei den anderen Proben vorhanden, wobei die Einordnung dieses Verfahrens als semi-empirisch beachtet werden muss. Bemerkenswert erscheinen die Aussagen zu den Versuchsergebnissen mit dem eingesetzten aluminiumhaltigen Schmiermittel. Im Hinblick auf den Schmiermitteleinsatz in den Behälterglashütten, ist es Ziel führend, weitere Untersuchungen unter diesem Aspekt vorzunehmen, denn eine Oberflächenmodifizierung der Behältergläser, als Basis einer Wanddicken- und damit Gewichtsreduzierung, stellt ein aktuelles Forschungsfeld in der Glasindustrie dar. Insbesondere der eingesetzte Formenwerkstoff ist prozessrelevant und stellt ein weiteres Optimierungspotential innerhalb der Heißformgebung von Glasschmelzen dar.

4.3.2 Diplomarbeiten Herstellung ultradünner Gläser auf metallischem Blei Verfasser: Mathias Hötzel Betreuer: Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper Dr.-Ing. K. Al Hamdan Zusammenfassung Es wurden für ein thailändisches Restaurationsthema Herstellungstechniken gesucht, mit der es möglich war, dünne schneidbare Spiegel aus einem Glas-Bleiverbund herzustellen. Die Haftungsmechanismen wurden durch Line-Scans am Rasterelektronenmikroskop untersucht. Der Ersatz des toxischen Bleis durch ungiftiges Zinn wurde ebenfalls geprüft.

Lebensdauerverlängerung von Feuerfestmaterial für die Glasindustrie Verfasser: Rolf Weigand Betreuer: Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper Dipl.-Ing. H. Landfermann-Hessenkemper Zusammenfassung Ziel dieser Diplomarbeit war das Einbringen reduzierend wirkender Stoffe in poröses Feuerfestmaterial zur Erzeugung einer Sauerstoffsenke im Porenraum. Es konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass eine Infiltration von Feuerfestmaterial durch Aluminium möglich ist und zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit beiträgt.

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Diffusion technologischer Innovationen am Markt: Theoretische Grundlagen und Implikationen für den Marketing Mix – dargestellt am Beispiel der Professur für Glas- und Emailtechnik Verfasser: Christina Hartwig Betreuer: Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper Dipl.-Wirt.-Ing. A. Leischnig (Lehrstuhl Marketing, Fak.6) Zusammenfassung Die Diplomarbeit gibt einen allgemeinen Überblick über die Hauptunterschiede des B-to-B und des B-to-C Marketings, vor allem bei der Anwendung der Instrumente des Marketing Mix. Des Weiteren werden die theoretischen Grundlagen von Diffusionsprozessen technologischer Innovationen am Markt betrachtet.

Analyse des Marktes für innovative Glastechnologien unter besonderer Berücksichtigung vorhandener und potenzieller Kunden- und Wettbewerberstrukturen Verfasser: Anne-Katrin Rössel Betreuer: Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper Dipl.-Wirt.-Ing. A. Leischnig (Lehrstuhl Marketing, Fak.6)

Zusammenfassung Die Marktanalyse befasst sich mit der Thematik, wie technologische Innovationen in unterschiedlichen Unternehmen der Glasbranche aufgenommen werden und versucht Gründe für mangelnde Akzeptanz und/oder verzögerte Anwendung zu finden.

Flachglasherstellung mittels optimierter Walzentechnologie Verfasser: Stefan Leuteritz Betreuer: Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper Dipl.-Ing. A. Nadolny Zusammenfassung Es wurde die Möglichkeit der Flachglasherstellung unter optimierter Walzentechnologie untersucht. Dabei konnte im Rahmen dieser Arbeit die Oberflächen- und Kantenqualität verbessert werden. Weitere Optionen zur technologischen Umsetzung von Walzglas für die Photovoltaik wurden aufgezeigt.

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Verbesserung des Eigenschaftsprofil von Blähton als Zuschlagstoffe in der Bauindustrie Verfasser: Zuzana Valaskova Betreuer: Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper

Dipl.-Ing. H. Landfermann-Hessenkemper Zusammenfassung Untersucht wurde inwieweit sich das Eigenschaftsprofil, insbesondere die mechanische Festigkeit, von Blähtonen durch Zugabe von alkalihaltigen Zusätzen verbessern lassen kann. Die Untersuchungen beschränkten sich, basierend auf Erkenntnissen aus Vorversuchen, auf einen eisenhaltigen Ton und Soda als Alkaliträger.

4.4 Promotionen 4.4.1 Laufende Promotionen Dipl.-Ing. Sania Berg Schalleinsatz beim Glasschmelzprozess

Motivation Zielstellung dieser Arbeit ist es zu untersuchen, in wie fern sich der Einsatz von Schallwellen auf den Prozess der Glasläuterung auswirkt, insbesondere in Hinblick auf eine mögliche Beschleunigung dessen. Im Gegensatz zu den bisherigen Untersuchungen, die sich alle ausschließlich mit Ultraschall befasst haben, wird hierbei ein wesentlich breiterer Bereich betrachtet. Des Weiteren soll versucht werden aufzuklären, wie die Blasen auf ein externes Ultraschallfeld reagieren.

Dipl.-Ing. Ronny Hengst Oberflächenveredelung von Gläsern

Motivation Die Arbeit befasst sich mit einem auf der Kontaktierung der Glasoberfläche mit AlCl3 basierenden neuen Veredelungsverfahren von Glas. Zielstellung ist die Untersuchung verschiedener Eigenschaftsveränderungen in Abhängigkeit der Behandlungsparameter und die langfristige Umsetzung vom Labormaßstab in die industrielle Praxis.

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Dipl.-Ing. Rico Löbig Wärmetransport bei der Formgebung von Glas Motivation Beim Wärmeübergang von Glasschmelzen an die Form wirken Schmiermittel thermisch, mechanisch und chemisch. Untersuchungsgegenstand sind die Wechselwirkungen der bei der Glasformgebung eingesetzten Schmiermittel mit dem Formenmaterial und der Glasoberfläche sowie deren Einfluss auf den Wärmetransport. Ziel der Arbeit ist es die grundlegenden Mechanismen besser zu verstehen und mehr Klarheit in bestehende Bewertungsdifferenzen zu bringen.

Dipl.-Ing. André Nadolny Modifikation von Glasoberflächen mit nichtaluminiumhaltigen Verbindungen Motivation Ziel der Arbeit war es, verschiedene Metallhalogenide hinsichtlich ihrer Eignung für die Oberflächenveredlung von Massengläsern zu beurteilen sowie Erkenntnisse über die dabei ablaufenden Prozesse zu gewinnen. Zu diesem Zweck wurden Floatglasproben unter einer systematischen Variation von Behandlungssubstanz, Konzentration und Temperatur behandelt. An diesen Proben erfolgte eine Charakterisierung hinsichtlich chemischer, optischer und mikromechanischer Eigenschaften.

4.5 Mitarbeit in Gremien und Gesellschaften Dr. Sabine Hönig

- DGG Unterausschuss Glasanalyse im FA I - DIN Normungsausschuss NA062-01-63AA

Prüfung von Emails und Emaillierungen Prof. Dr. H. Hessenkemper

- Mitglied des Deutschen Email-Verbandes (DEV) - Mitglied der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft (DGG), Fachausschüsse

„Physik und Chemie des Glases“ „Formgebung“ „Ofenbau und Wärmewirtschaft“ „Glasrohstoffe und Glasschmelze“

- Gründungsmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V

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4.6 Teilnahme an Messen, Konferenzen, Kolloquien, Seminaren etc. Prof. Dr. H. Hessenkemper

21.-23.04.08 Weimar Emailtechnische Tagung 21.06.08 Berlin AiF-Tagung 11.11.08 Bayreuth Glaskolloquium 20.-21.11.08 Parma ATIV International Conference Dr. Sabine Hönig

21.-23.04.2008 Weimar Emailtechnische Jahrestagung

09.09.2008 Freiberg Conference on Thin Thermal Toughened and Chemically Resistant Glass Panes

21.-25.10.2008 Düsseldorf Messe Glasstec 20.-21.11.2008 Angermünde Regionales Emaillierertreffen Dipl.-Ing. R. Löbig 12.03.2008 Würzburg Fachausssitzung IV der DGG 19.-21.05.2008 Hameln DGG-Tagung Dipl.-Ing. A. Nadolny 24.09.08 Jena Fachausschusssitzung II der DGG sowie DGG-Tagung 19.-21.05.08 Hameln

Dr.-Ing. K. Al Hamdan Dipl.-Ing. M. Hennig Dipl.-Ing. S. Wiltzsch Dipl.-Ing. H. Landfermann-Hessenkemper

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4.7 Sonstige Aktivitäten Schülerwerbung: 5.-20.05.2008 Betreuung Praktikant Moritz Papendick, Geschwister-Scholl-

Gymnasium Freiberg 22.-24.07.2008 Schülerkolleg Glas 27.10.2008 Schülerkolleg Ceramic meets Steel

Studium: 21.-27.09.2008 Betreuung der Studentenexkursion nach Krakow

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Professur Baustofftechnik

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5 Professur Baustofftechnik Das Jahr 2008 stand im Zeichen des Ausbaus unserer Forschungsaktivitäten im Grundlagenbereich, unserer Zusammenarbeit mit Japan und unserer experimentellen Möglichkeiten. Dies machte sich auch in einer Erweiterung unsere Arbeitsgruppe bemerkbar. Die Grundlagenforschung erfüllt dabei mindestens zwei wichtige Funktionen – zum einen schafft sie die Grundlagen für unsere anwendungsorientierten Arbeiten – zum zweiten dient sie einer Platzbesetzung bzw. Profilbildung im internationalen Umfeld. Konkret bedeutete dies eine Weiterführung unserer Arbeiten im Bereich der Röntgenphasenanalyse, der Wasserdampf-sorption und der Schwindmessungen. Neu kam ein Projekt zur Ultraschallmessung von Transversalwellen in Pasten dazu. Die Zusammenarbeit mit Japan wurde durch eine 2-monatige Gastprofessur von Prof. Bier an der Akita University erweitert. Gleichzeitig wurden die Kontakte mit UBE Industries ausgebaut und für die nahe Zukunft gefestigt. Die Beschaffung neuer Geräte zur Erweiterung und Verbesserung unserer Forschungs- und Analysemöglichkeiten begann im Januar 2008 mit einem neuen Quecksilberdruckporosimeter für Messungen im Nieder- und Hochdruckbereich zur Erfassung von Porengrößenverteilungen poröser fester Stoffe. Am Jahresende erfolgte die Lieferung eines neuen Röntgen-diffraktometers mit schnellem Detektor, einer Klimakammer und Kleinwinkelmessungen in Transmission, das es uns erlauben wird Phasen- und Strukturentwicklungen in-situ zu verfolgen. Weiterhin konnten wir über das Schwerpunktprogramm SPP 1418 bei der DFG mit einer Thematik zu spinellbildenden Betonen einsteigen. Das Projekt „Neues Koksprodukt zur Verbesserung der Nachhaltigkeit beim Betrieb von Kleinschachtöfen – TP Hydrothermale Bindemittel“ lief erfolgreich in seiner experimentell aktivsten Phase. Allen Mitarbeitern, Freunden und Förderern sowie unseren Partnern aus Industrie und Hochschule möchte ich an dieser Stelle recht herzlich für die Zusammenarbeit und das entgegengebrachte Vertrauen danken. Mit herzlichem Glück auf! Prof. Dr.-Ing. Thomas A. Bier

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5.1 Publikationen 5.1.1 Veröffentlichungen in Zeitschriften und Fachbüchern

Buchwald, A.; Weil, M.; Dombrowski, K.: Life cycle analysis incorporated development of geopolymer binder. In: Proceedings of the 32nd International Conference on Advanced Ceramics and Composites, Daytona Beach, Florida, USA, 2008 Dombrowski, K.; Buchwald, A.; Weil, M.: Geopolymere Bindemittel. Teil 2: Entwicklung und Optimierung von Geopolymerbetonmischungen für feste und dauerhafte Außenwandbauteile/ Geopolymer Binders. Part 2: Development and optimization of geopolymer concrete mixes for strong and durable external wall units. ZKG International 2008, 61, (03), 70-82 Häußler, K.: Untersuchungen zur Rüttelformgebung von Calciumsilicaten. In: Proceedings Intern. Feuerfestkonferenz, Prag, Mai 2008 Seifert, H.; K. Häußler: Feuerfest anno MDCCXC – Herstellung und Einsatz zur Blaufarben-produktion. In: Proceedings Intern. Feuerfestkonferenz, Prag, Mai 2008 Schiller, P.; Bier, Th. A.; Wahab, M.; Mögel, H.-J.: Mesoscopic model of volume changes due to moisture variations in porous materials. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 327 (2008) S. 34-43. Schmidt, G.: Rheologische Charakterisierung von Suspensionen der Calciumsilicathydrat-Synthese. Freiberger Forschungsheft A894 Silikattechnik, Freiberg 2008 5.1.2 Vorträge und Poster Bier, Th. A.; Nukita, M.: Influence of polymers in mortars on workability and hydration characteristics. Meeting of Japan Chapter of Polymers in Concrete, Tokyo, Japan, July 24th, 2008 (Vortrag) Bier, Th. A.: Environmentally friendly trends in inorganic, non-metallic materials with a focus on construction materials. VBL Seminar, Akita University, Japan, August, 8th, 2008 (Vortrag) Bier, Th. A.: The Potential Benefits of Carbon Asset Management for the Construction Industry. IMRE Expert Seminar, Freiberg, Germany, November 3 -7, 2008 (Vortrag) Dombrowski, K.; Bier, Th. A., Rizwan, S. A.: Einfluss von mineralischen und organischen Zusätzen auf die Rheologie und Verarbeitbarkeit von Beton. 7. Baustoffkolloquium, Cottbus, 5.-6. März 2008 (Vortrag)

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Dombrowski, K.; Buchwald, A.; Weil, M.: Systemanalytisch und ökobilanziell eingebettete Entwicklung von Geopolymerbindern. Arbeitstagung der Freiberger Silikattechniker + Absolvententreffen. Freiberg, 16.-17. Mai 2008 (Vortrag) Häußler, K.: Untersuchungen zur Rüttelformgebung von Calciumsilicaten, Intern. Feuerfestkonferenz, Prag, Mai 2008 (Poster) Häußler, K.: Hydrothermaltechnologie und Hydrothermalsynthese. Weiterbildungsseminar, Ulan Bator, Juli 2008 (Vortrag) Kruglenia, I.; Bier, Th. A.: Charakterisierung des Alterungsvorgangs von Rohstoffen für komplexe Trockenmörtel. Silikattechnisches Seminar IKGB, TU Bergakademie Freiberg, 25.01.2008 (Vortrag) Kruglenia, I.; Bier, Th. A.: Charakterisierung der Reaktivität von unterschiedlichen Calciumsulfaten durch Wasserdampfsorption. XIV. Workshop Über die Charakterisierung von feinteiligen und porösen Festkörpern. Bad Solen. 18-19. 11.2008 (Vortrag und Poster) Seifert, H.; K. Häußler: Feuerfest anno MDCCXC – Herstellung und Einsatz zur Blaufarbenproduktion. Intern. Feuerfestkonferenz, Prag, Mai 2008 (Vortrag) Wahab, M.; Bier, Th. A.; Mögel, H.-J.; Schiller, P.: Shrinkage by Capillary Forces in Porous Solids. XIV. Porotec Workshop - Characterization of Fine Particles and Porous Solids, Bad-Soden, Germany, 18.09.2008 (Poster) 5.2 Forschungsprojekte 5.2.1 Abgeschlossene Forschungsprojekte Materialanalysen zur Untersuchung der Temperaturvergangenheit von ausgewählten archäologischen Proben aus Kellerräumen der Dresdener Innenstadt Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. H. Hessenkemper / K. Häußler Laufzeit: 01.06.2006 -31.01.2007 Partner: Landeshauptstadt Dresden, Historikerkommission Motivation Seit November 2004 arbeitet die Historikerkommission Dresden in verschiedenen Arbeitsgruppen, um die Opferzahl während der Luftangriffe auf Dresden vom 13.-15. Februar 1945 durch Untersuchungen mittels Primärquellen und vergleichende Analysen zu ermitteln. Aufgabe dieses Projektes war es, an Hand ausgewählter Fundgegenstände wie Gesteinsproben, Gläser, Emails und Kellerbaustoffe, die im Stadtkern von Dresden in Kellerräumen geborgen wurden, materialtechnische Untersuchungen über die

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Temperaturvergangenheit dieser Proben zu ermitteln, d.h. welche Temperaturverhältnisse in den Kellern der Dresdener Innenstadt während des Feuersturms geherrscht haben.

Optimierung von Schnellvergussmörtel hinsichtlich der Frost-Tau-Wechselbeständigkeit

Projektleiter/Bearbeiter: K. Häußler, J. Sachl Laufzeit: 01.10.2006 – 31.03.2008 Partner: Ergelit Trockenmörtel und Feuerfest GmbH Alsfeld-Schwabenrod,

ProInno II (Personalaustausch) Mittel: 35.370, - €, davon 2008: 6.500,- €

Motivation/Zielstellung Für Schachtrahmenregulierungen bei der Sanierung oder beim Neubau von Stützen-, Schienen- oder Maschinenfundamenten sowie beim Kanal- und Schachtbau werden Spezialmörtel höchster Qualität benötigt, die besonderen Anforderungen genügen müssen: Schrumpffreiheit, Selbstnivellierung, hohe Anfangsfestigkeiten, Druck-, Zug- und Haftfestigkeiten. Schwachpunkt der bisher auf dem Markt befindlichen Mörtel ist die nahe am Grenzwert der in der Norm geforderten Werte liegende Beständigkeit bei Frost-Tauwechsel-Belastung (FTW). Durch gezielte Untersuchungen konnte die Frost-Tau-Wechsel-Beständigkeit der Mörtel verbessert und optimiert werden.

Dienstleistungen

Gutachten; Analysen an historischen Mörteln; Materialbewertungen Projektleiter/Bearbeiter: Dr. K. Dombrowski-Daube Laufzeit: 2008 Partner: verschiedene Firmen Mittelumfang: 10.500 €

5.2.2 Laufende Forschungsprojekte

Development and Optimisation of SLU Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Th. A. Bier, K. Onishi Laufzeit: 11/03-10/05, verlängert bis 10/09 Partner: UBE Industries Tokio

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Motivation The aim of this project is to investigate the influence of mixing composition, hydration, and microstructure of self levelling underlayments (SLU’s) on their rheological properties, dimensional stability as well as their durability. The SLU-mixtures are composed of ternary systems using calcium aluminate cement, ordinary portland cement, and calcium sulfates as binders.

Neues Koksprodukt zur Verbesserung der Nachhaltigkeit beim Betrieb von Kleinschachtöfen (BMBF-Verbundprojekt)

TV 2: Hydrothermale Bindemittel

Projektleiter/Bearbeiter: K. Häußler, J. Sachl Laufzeit: 01.07.2007 – 31.12.2010 Partner: ThyssenKrupp Steel AG Duisburg, DK Recycling und Roheisen GmbH

Duisburg, WESO-Aurorahütte GmbH Gladenbach, Betriebsforschungsinstitut VDEh-Institut für angewandte Forschung GmbH Düsseldorf

Mittel: 240.746,00 € (2008: 96.000, - €) Motivation Ziel des Projektes ist die Schaffung eines kostengünstigen Ersatzes für den Steinkohlenkoks, der zum Betrieb von Kleinschachtöfen notwendig ist. Der bislang vom Weltmarkt importierte teure und künftig noch knapper werdende Steinkohlenstückkoks soll künftig durch ein neues, preisgünstiges Brikett auf Basis heimischer, langfristig verfügbarer Kohlenstoffträger, wie z. B. Braunkohle, substituiert werden. Die Schlüsselinnovation liegt hierbei in der Entwicklung und betrieblichen Erprobung eines neuen Brikettierverfahrens zur Herstellung eines Substitutprodukts für Stückkoks, vorzugsweise aus heimischem Braunkohlen-Herdofenkoks unter Verwendung geeigneter Bindemittel. Entscheidend für die Anwendung in Kleinschachtöfen sind die Minimierung des Bindemittelanteils und der Restfeuchte im fertigen Brikettprodukt sowie eine ausreichende Festigkeit, insbesondere im Temperaturbereich >1000 °C und unter Auflast (vergleichbar mit Druckfließen bei Feuerfestkeramik).

Zumahlstoffe für Zement

Projektleiter/Bearbeiter: K. Dombrowski-Daube

Laufzeit: 01.10.2008 – 31.09.2009 Partner: Technologie-Firma, Bereich Mineral- und Metallverarbeitung Mittel: 10.000, - €

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Motivation

Die Reduzierung der Energiekosten zur Herstellung von Baustoffen sowie das Bestreben, qualitativ hochwertigere Baustoffe herzustellen, erhöht die Notwendigkeit, neue bzw. andere Rohstoffe als bisher in der Baubranche einzusetzen. Diese Materialien müssen neben einer energieeffizienteren Herstellung auch bezüglich der Anwendungseigenschaften im Bauwesen optimiert werden.

5.3 Studentische Arbeiten

5.3.1 Ingenieurpraktika Hydratationsmechanismen von Calciumsulfoaluminat-Zement Verfasser: Stefan Barlag Betreuer: Prof. Dr.-Ing. T. Bier / Dr.-Ing. G. Schmidt Zusammenfassung:

Die Aufgabenstellung wurde von Herrn Dr. Winnefeld - EMPA Dübendorf (Schweiz) Abteilung Baustoffe ausgegeben. Die Arbeiten wurden ebenfalls an der EMPA Dübendorf durchgeführt. Zum Untersuchungsgegenstand wurde bisher wenig geforscht und deshalb ist kaum Literatur zu finden. Bei der vorliegenden Untersuchung wurde die Hydratation von Calciumsulfoaluminat-Zementen mit unterschiedlichen Sulfatträgern und durch Calciumhydroxid beeinflusst.

The development of Light Weight Aggregates (LWA) - The relation between LWA composition and pore structure Verfasser: Sara Baumann Betreuer: Prof. Dr.-Ing. T. Bier / Dr.-Ing. G. Schmidt Zusammenfassung: Die Aufgabenstellung wurde von Prof. Kjell Wiik von der NTNU in Trondheim / Norwegen ausgegeben und auch dort bearbeitet und ist Bestandteil eines größeren Projektes zwischen verschiedenen Firmen und der Universität in Trondheim. Verschiedene Additive wurden für die Herstellung eines Blähtones untersucht. Dazu wurden unterschiedliche Anteile von Ruß, Motoröl, Microsilica einzeln und kombiniert verwendet und auf die Eignung zur Herstellung eines Leichtzuschlagstoffes untersucht. Die hergestellten Proben waren vor allem hinsichtlich des Porengefüges zu charakterisieren und zu bewerten. Dabei erwies sich Ruß als am besten geeignet, um ein gleichmäßiges Gefüge zu erreichen.

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The development of Light Weight Aggregates (LWA) - The relation between heating procedure and pore structure Verfasser: Sara Grützner Betreuer: Prof. Dr.-Ing. T. Bier / Dr.-Ing. G. Schmidt

Zusammenfassung:

Die Aufgabenstellung wurde von Prof. Kjell Wiik von der NTNU in Trondheim / Norwegen ausgegeben und auch dort bearbeitet und ist Bestandteil eines größeren Projektes zwischen verschiedener Firmen und der Universität in Trondheim. Der Einfluss der Brennbedingungen auf das Porengefüge konnte insbesondere durch Variation der Brenndauer gefunden werden. Neben dem Porengefüge wurden die Rohdichte und die Festigkeit bewertet.

Optimierung der Rezepturen und Prozessparameter zur Herstellung von Calciumsilicat-Platten auf Siebzylindermaschinen ( Hatschek-Verfahren)

Verfasser: Marco Maruschke Betreuer: DI K. Häußler und DI Torsten Dietz (Fa. Wehrhahn Delmenhorst)

Zusammenfassung:

In der vorliegenden Arbeit sollte untersucht werden, ob eine Herstellung von Calciumsilicat-Platten nach dem Hatschek-Verfahren möglich ist und welche Rezepturen und Prozessparameter verwendet werden müssen. Es kann die Aussage getroffen werden, dass die Herstellung von CS-Platten auf einer Hatschek-Maschine definitiv möglich ist. Es muss jedoch eine sorgfältige Auswahl der Rohstoffe getroffen werden. Die erzeugten Platten wiesen Rohdichten von 610 bis 1097 kg/m³ auf. Mit einer Variation des Pressdruckes und einer Änderung der Rohstoffe kann also die Rohdichte in einem breiten Spektrum eingestellt werden. Die Festigkeiten der Platten können durch die Änderung des Pressdruckes und die Dicke der Platten ebenfalls variiert werden.

Untersuchung von gealterten Betonproben unterschiedlicher Zusammensetzung auf die Carbonatisierungstiefe Verfasser: Rolf Weigand Betreuer: Dr. K. Dombrowski, Dr. P. Utgenannt (Borås, Schweden)

Zusammenfassung: Ziel der Arbeit war die Untersuchung von 11 Jahre gealterten Betonproben bezüglich der Carbonatisierungstiefe, um eine Abschätzung zur Beständigkeit verschiedener Betone vornehmen zu können. In die Untersuchung einbezogen wurden 44 Betonproben, welche

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unter nordeuropäischen Bedingungen ausgelagert wurden und sich bezüglich Zusammensetzung (Zementart, Schlackegehalt, Luftgeghalt und w/z-Wert) unterschieden.

5.3.2 Diplomarbeiten Optimierung einer Gipsverarbeitungsanlage zur Herstellung von Gipsformen für das Genaugußverfahren Verfasser: Martin Rentzsch (VT-CE) Betreuer: DI K. Häußler und DI Jörg Oelsner (ACTech GmbH Freiberg) Gutachter: Prof. Dr. T. Bier Zusammenfassung: Ziel der vorliegenden Arbeit war die Erarbeitung eines verfahrenstechnischen Lösungsvorschlages für die Umsetzung einer Betriebsanlage der Firma ACTech an einen neuen Standort. Dabei sollten bauliche, verfahrenstechnische und sicherheitstechnische Anforderungen berücksichtigt werden. Für die notwendigen Umbauten und Neuanschaffungen von Maschinen und Anlagenteilen wurden Angebote verschiedener Hersteller eingeholt, verglichen und bewertet.

5.4 Mitarbeit in Gremien und Gesellschaften Prof. Th. A. Bier

- 1. stellvertretender Vorsitzender des @ktivEnergiehaus-Institutes - Gründungs- und Vorstandsmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V. - DIN Ausschuss NA 119-05-37-01 AK „Mörtel für Beschichtungen bei der - Sanierung von Abwasserkanälen und –leitungen“ - Fakultätsrat der Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik - Konzil der TU Bergakademie Freiberg

Dr. K. Dombrowski-Daube

- Mitglied der Arbeitsgruppe „Übertragbarkeit von Frost-Laborprüfungen auf Praxisverhältnisse“ des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton DAfStb

- 2. stellvertretende Vorsitzende des @ktivEnergiehaus-Institutes - Gründungsmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V.

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DI K. Häußler

- Verein der Freunde und Förderer der TU Bergakademie Freiberg - Gründungs- und Vorstandsmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V. - Fakultätsrat der Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik - Konzil der TU Bergakademie Freiberg - Mitglied der Schulkonferenz des Beruflichen Schulzentrums „Julius Weisbach“

Freiberg - Trainerin in der Initiative „Haus der kleinen Forscher“ im Netzwerk Landkreis

Mittelsachsen und TU Bergakademie Freiberg (seit 27.03.2008) - Prüfer und Mitglied des Prüfungsausschusses „Industriemeister Keramik“ bei IHK

Dresden 5.5 Teilnahme an Konferenzen, Kolloquien und Seminaren 7. Baustoffkolloquium – Cottbus - 05.bis 06.03.2008

− Dr. K. Dombrowski

XVI. Internationale Konferenz über Feuerfestewerkstoffe - Prag - 14. bis 15.05.2008 − K. Häußler − J. Sachl − Dr.-Ing. G. Schmidt

Arbeitstagung der Freiberger Silikattechniker + Absolvententreffen - Freiberg - 16.- 17.05.2008

− Prof. Th. A. Bier − Dr. K. Dombrowski − K. Häußler − Dr.-Ing. G. Schmidt

VDMA-Veranstaltung für KGB-Studenten - Freiberg- 29.05.2008

− K. Häußler Forschungsaufenthalt – Japan – 27.06. bis 20.08.2008

− Prof. Th. A. Bier DAAD-Netzwerkkonferenz - Bonn- 01.-02.07.2008

− K. Häußler Trainer-Workshop, Haus der kleinen Forscher Berlin - Berlin- 06.-08.07.2008

− K. Häußler

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Jahresbericht 2008 - 87 - www.ikgb.de

Trainer-Workshop, Haus der kleinen Forscher Berlin - Berlin- 24.-25.09.2008 − K. Häußler

CONCREEP 8, Creep, Shrinkage and Durability of Concrete and Concrete Structures, Ise-Shima, Japan – 27.09. bis 03.10.2008

− Prof. Th. A. Bier

Netzwerkkonferenz Haus der kleine Forscher Berlin - Berlin- 09.-10.10.2008 − K. Häußler

Mitgliederversammlung Verein MORE Freiberg e.V. - Aachen - 14.10.2008

− Prof. Th. A. Bier − K. Häußler

Internationales Feuerfestkolloquium Aachen - Aachen - 15.-16.10.2008

− Prof. Th. A. Bier − K. Häußler

Aufbereitung und Recycling – UVR-FIA Freiberg, Freiberg – 12. bis 13.11.2008

− Dr.-Ing. G. Schmidt Internationales Doktorandentreffen Keramik, Glas und Baustoffe - Freiberg - 17.-20.12.2008

− K. Häußler 5.6 Teilnahme an Messen GATE Germany, Internationale Hochschulmesse – Bukarest- 14.3. – 17.03.2008

- K. Häußler

GATE Germany, Internationale Hochschulmesse – Budapest- 26.9. – 28.09.2008 - K. Häußler

5.7 Teilnahme an Exkursionen K. Häußler: 28.01.: Leipzig Museum der bildenden Künste, BMW-Werk (im Rahmen der Vorlesung

„Architektur“)

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29.02.: Historische Baustoffe Bergezentrum und Bauteilarchiv Trebsen, Verein für Handwerk und Denkmalpflege e.V. im Schloss Trebsen (im Rahmen der Vorlesungen „Alternative Baustoffe“, „Baustoffgeschichte“)

30.04.: NARVA Lichtquellen GmbH (im Rahmen des Wahlgrundkurses Silizium) 13.06.: Lafarge Zement Karsdorf (Vorlesung Baustoffe) 28.10.: Edelstahlwerk Freital, Rath Meißen (Schülerkolleg)

5.8 Sonstiges „denkmal 2008“ - Exkursion im Rahmen der Vorlesung „Alternative Baustoffe“ – Leipzig - 20.11.2008

- Dr.-Ing. G. Schmidt

Hubei /VR China und WUST Wuhan - Mitglied der Delegation unter Leitung der Sächsischen Staatsministerin für Wissenschaft und Kunst, Dr. E.-M. Stange - Hubei und Wuhan; VR China, Vorträge und Vorlesung an WUST Wuhan - 03.-08.05.2008

- DI K. Häußler Alumni-Projekt Mongolei – Mongolei - Seminar, Exkursionen, Vertragsabschluß mit Baustoffverband - 27.07.-06.08.2008

- DI K. Häußler Mitarbeiter Dipl.-Ing. Christoph Liebrich

Herr Dipl.-Ing. Christoph Liebrich ist seit Mai letzten Jahres am Lehrstuhl Baustofftechnik tätig. Er studierte an der Bauhaus-Universität Weimar Werkstoffwissenschaft mit Schwerpunkt Baustoffe und deren Verfahrenstechnologien. Seine Diplomarbeit zum Thema "Erarbeitung von Untersuchungsabläufen und zugehörigen Auswertungsalgorithmen für eine Chargen-rostversuchsanlage" schloss er Anfang 2004 ab. Danach war er als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Professur Verfahren und Umwelt sowie an der Professur Bauchemie an der Bauhaus-Universität Weimar tätig.

Im Rahmen seiner wissenschaftlichen Tätigkeit am Lehrstuhl Baustofftechnik des IKGB beschäftigt sich Herr Liebrich mit Tonerdezementen, Hochtemperaturwerkstoffen auf Spinellbasis sowie Leichtmörteln. Ziel seiner Arbeit ist die Promotion.

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6 Ausgewählte Forschungsergebnisse 2008

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Einfluss von Aluminiumoxid- und Titaniumdioxidzusätzen auf die Thermoschockbeständigkeit von feinkörnigem MgO-teilstabilisiertem Zirkoniumdioxid für die Anwendung bei endabmessungsnahen Gießtechnologien in der Metallurgie

Bei der Erzeugung von kohlenstoffarmen Stählen treten Schwierigkeiten bei der Verwendung kohlenstoffhaltiger Feuerfestmaterialien auf. Es kommt zu einem Herauslösen des Kohlenstoffs aus dem Feuerfestmaterial im Kontakt mit der Stahlschmelze. Besonders kritische Bauteile dabei sind Gießdüsen für den Strangguss, da hier hohe Fließgeschwindigkeiten auftreten. Für die Thermoschockbeständigkeit ist jedoch der Einsatz von kohlenstoffhaltigen oder stark porösen Materialien erforderlich. Poröse Werkstoffe zeigen wiederum eine unzureichende Korrosionsbeständigkeit. Im Rahmen dieses von der DFG geförderten Forschungsprojektes wird ein quasi porenfreier thermoschockbeständiger Werkstoff auf der Basis von MgO-teilstabilisiertem Zirkoniumdioxid mit Zusätzen von Spinell oder Aluminiumoxid und Titaniumoxid entwickelt. Die Zugabe von Aluminiumoxid verursacht bei der Sinterung ein „Herausziehen“ des Magnesiumoxides durch die Bildung von Spinell und eine Destabilisierung. Die Zusätze von Titaniumdioxid bewirken eine Aktivierung der Diffusion, so dass die Spinellbildung ab einer Temperatur von ca. 1200°C stattfindet. Das Titaniumdioxid wird dabei an Stelle des Magnesiumoxides in das Zirkoniumdioxidgitter eingebaut, hat jedoch keine die tetragonale Phase stabilisierenden Wirkung. Dadurch dehnen sich zum einen die destabilisierten Bereiche aus und verursachen Druckspannungen und Mikrorisse, welche die Rissausbreitung beeinflussen. Zum anderen bewirkt der geringere MgO-Gehalt in den destabilisierten Bereichen ein verringertes Kornwachstum des Zirkoniumdioxides. In Abb. 1 ist der zuvor beschriebene Einfluss der Zusätze auf die Mikrostruktur deutlich erkennbar. Um die Spinellteilchen existiert ein feinkörniger Saum, in gewissem Abstand zu diesen wird die Korngröße wieder größer. In Abb. 2 sind monokline Bereiche deutlich in Form von kleinen senkrecht zueinander stehenden Linsen erkennbar. Dazwischen befinden sich Mikrorisse.

Abb. 1: Spinellbildung und Korngröße Abb. 2: Monokline Bereiche und Mikrorisse Das Projekt wird durch die DFG gefördert.

Ansprechpartner:

Prof. Dr. C.G. Aneziris Tel.: +49 3731 392505 E-Mail: [email protected] Dipl.-Ing. T. Kratschmer Tel.: +49 3731 393080 E-Mail: [email protected]

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Innovative Heiztechniken zur Energieeinsparung und Qualitätsverbesserung in der Glasindustrie Die hohen Anwendungstemperaturen und die erhöhte Rückstrahlung der Ofenräume auf die Brennerkomponenten bedingen die Entwicklung keramischer Gehäusebauteile, die hohen Temperaturgradienten standhalten können, und verbesserter keramischer Rückschlagsperren mit geringer Permeabilität und geringer Transparenz gegenüber Wärmestrahlung. Im Fokus des hier vorgestellten Projektes stehen die Entwicklung, Evaluierung und vorteilhafte Nutzung von gasbeheizten Strahlungs-Porenbrennern in der Glasindustrie. Die verwendete AZT-Keramik zeigt eine lineare Wärmeausdehnung und keine Hystereseeffekte als Funktion der Temperatur, die ihre Langzeitstabilität beeinträchtigen könnte. Auf der einen Seite befinden sich Mikrorisse im Gefüge, auf der anderen Seite Bereiche, die eine Federfunktion übernehmen. Diese Bereiche bestehen aus teilstabilisiertem ZrO2 mit einem hohen positiven thermischen Ausdehnungskoeffizienten, die über eine titandioxidreiche Schmelze mit einem negativen Ausdehnungskoeffizienten ummantelt sind. Über geeignete Dotierungsanteile von TiO2 und ZrO2 in die Aluminiumoxidmatrix werden die mechanischen und thermischen Eigenschaften entsprechend für jede Anwendung angepasst. Durch eine gezielte Sintertemperatur oberhalb 1550°C wird die Bildung von Al2TiO5 verhindert. Nach der Auswahl der geeigneten Materialien wurde die optimale Form des Gehäuses festgelegt. Um Spannungen in der Keramik zu vermeiden wurde eine runde/ovale Form gewählt, Abb. 1. Außer dem Gehäuse soll auch eine geeignete Flammensperre entwickelt werden. Dazu wurden Prototypen aus einer Mischung von Aluminiumoxid und Hohlkugelkorund hergestellt, Abb. 2. Die Flammensperren sollen eine hohe Porosität und somit eine gute Durchströmbarkeit für das Verbrennungsgas aufweisen. Deshalb wurden verschiedene Fraktionen des Hohlkugelkorunds verwendet.

Abb. 1: Brennergehäuse aus AZT Abb. 2: Flammensperren aus

(b=270mm, h=220mm, d=60mm) Hohlkugelkorund (Ø=60mm) Das Projekt wird durch das BMWi gefördert.

Ansprechpartner:

Prof. Dr. C.G. Aneziris Tel.: +49 3731 392505 E-Mail: [email protected] Dipl.-Ing. N. Gerlach Tel.: +49 3731 393927 E-Mail: [email protected]

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Alkalikorrosionsmechanismen in Hochtemperatur-Wärmedämmstoffen In den letzten Jahren ist das Problem der Alkalikorrosion durch die Abfallverbrennung unter Einsatz so genannter Sekundärbrennstoffe in Hochtemperaturanlagen dramatisch gestiegen. Beim Verbrennen dieser Sekundärbrennstoffe entstehen aggressive Verbindungen, denen die feuerfesten Materialien (Ausmauerung) und porösen Wärmedämmstoffe in Verbrennungs-anlagen nicht standhalten. Folgende vier Alkalikorrosionsmechanismen konnten mit Laborversuchen, die sich an den industriellen Bedingungen orientierten, nachgewiesen werden.

1. Alkalikorrosion durch Bildung von Schmelze: Die Alkalisalze bilden mit den feuerfesten Materialien über ca. 600 °C Schmelzen. Dabei konnten die Wechselwirkungen von Na2O und K2O als reaktivste und korrosivste Substanzen bei hohen Temperaturen und bei Anwesenheit von Wasserdampf eingeschätzt werden. 2. Dichte- und Volumenänderung der festen Phase: Zahlreiche feuerfeste Oxide und Oxidmischungen reagieren mit Alkalien im festen Zustand. Ein bekannter Korrosions-mechanismus ist das „Alkalibursting“ von Schamotteerzeugnissen. Weniger bekannt sind folgende Aussagen: Hibonit reagiert zu β-Tonerde unter Volumenzunahme von 11 % (Abb. 1). Forsterit reagiert zu Alkaliverbindungen unter Volumenzunahme zwischen 7 und 15 %. 3. Dehnung wegen Salzablagerungen in den Poren: Salze verdampfen bei hohen Temperaturen und kondensieren in den kühleren Bereichen der feuerfesten Materialien, so dass deren Poren vollständig mit flüssigem oder festem Salz gefüllt sind (Abb. 2). Die Temperaturwechsel-beständigkeit dieser feuerfesten Materialien sinkt und deren Mikrostruktur wird zerstört. 4. Korrosion durch Wasserkondensation: Die Kondensation der wässrigen Salzlösungen, Säuren oder alkalischen Lösungen können ab einem Punkt den Korrosionseffekt an den feuerfesten Materialien und Metallen bestimmen. Die Korrosion wird durch Cl-- und SiO42--Ionen gefördert, was auf eine elektrochemische Reaktion deutet.

Das Projekt wurde durch die Stiftung Industrieforschung gefördert.

Ansprechpartner:

Prof. Dr. C.G. Aneziris Tel.: +49 3731 392505 E-Mail: [email protected] Prof. Dr. E. Schlegel Tel.: +49 3731 393310 E-Mail: [email protected] Dr.-Ing. U. Fischer Tel.: +49 3731 393080 E-Mail: [email protected]

B

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Abb. 2: REM eines korrodierten Feuerbetons, „A“- Pore mit KCl, „B“ - Pore mit KCl und Riss

Abb. 1: Tiegel aus Hibonit mit Salzgemisch K2CO3 und K2SO4 (1:1) nach 1100 °C, 5 h Haltezeit

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Glasing - Energieeffiziente Veredlung dünner Glasscheiben mit besonderen technischen Eigenschaften Der Glasing-Verbund hat es sich zur Aufgabe gestellt dünnes thermisch gehärtetes Flachglas in ESG-Qualität zu entwickeln. Einscheibensicherheitsglas (ESG) ist heutzutage zum Beispiel in der Architektur, dem Automobilbau und der Solarindustrie nicht mehr wegzudenken. Bei ESG handelt es sich um Glas, dass durch eine thermische Behandlung eine deutlich gesteigerte Festigkeit als das Ausgangsglas aufweist. Das Bruchverhalten ist ein weiteres wichtiges Kriterium für die Verwendung von ESG. Bei der Zerstörung des Glases muss dies in zahlreiche stumpfkantige Krümel zerfallen um das Verletzungsrisiko möglicher umstehender Personen zu minimieren. Die Herstellung von ESG erfordert einen nicht unerheblichen energetischen sowie maschinenbaulichen Aufwand. Die Energie muss dazu aufgewendet werden, das Glas auf eine Temperatur von über 600 °C zu erwärmen um es danach schlagartig mit Luft wieder abzukühlen. Aufgrund der bisher zum Einsatz gekommenen Anlagenkonzepte sind thermisch vorgespannte Gläser dünner als 2,8 mm praktisch nicht auf dem Markt verfügbar. Am Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik wird daran geforscht die Glasstärke bis unter 2 mm zu reduzieren. Die Festigkeitswerte sowie das Bruchverhalten müssen jedoch konstant bleiben, um weiterhin von ESG sprechen zu können. Innerhalb des Glasing-Verbundes wird versucht zunächst den Energiebedarf bei der Abkühlung deutlich zu verringern. Zurzeit sind hierfür an bestehenden Anlagen Lüfter im Einsatz, die eine Leistung im Megawattbereich aufweisen müssen. Durch einen gesteigerten Wärmeübergang zwischen dem Glas und dem Kühlmedium kann die Menge an Kühlluft verringert werden. Der gesteigerte Wärmeübergang wird durch ein Flüssigkeits-Luft-Gemisch realisiert. Die Verwendung dieses Gemischs bietet weiterhin die Möglichkeit das Glas während des Kühlprozesses chemisch zu behandeln, was eine weitere Verbesserung zum bestehenden Konzept darstellt. Weitere Möglichkeiten der Energieoptimierung, wie die Untersuchung einer Kontaktkühlung, liegen ebenso im Focus der Forschungsaktivitäten. Die bisher erhaltenen Ergebnisse sind sehr viel versprechend. So konnte inzwischen nachgewiesen werden, dass eine Kühlung mittels Flüssigphase eine chemische Veredlung der Gläser möglich macht. In Verbindung mit einer in den Prozess integrierten Behandlung der Scheiben mit Aluminiumtrichlorid sind chemische Beständigkeiten und optische Eigenschaften möglich, die sonst nur durch aufwendige und kostenintensive Beschichtungsverfahren realisierbar sind. Die erhaltenen Festigkeiten bei den hergestellten Proben im Labormaßstab liegen bei höheren Werten als in der DIN für ESG, wie auch aus dem Bruchbild der Scheiben hervorgeht. Die weiteren Tätigkeiten konzentrieren sich nun auf die Umsetzung der Ergebnisse im Labormaßstab auf industrielle Scheibenabmaße. Dafür wurde am Institut eine Versuchsanlage installiert, welche Scheibenabmaße bis 1200 mm x 800 mm thermisch vorspannen kann. Die Erfahrungen, die an dieser Anlage gesammelt werden, sollen dem Ziel dienen, das Produkt schnellstmöglich auf dem Markt zu positionieren. Kontaktpersonen:

Prof.Dr.H.HessenkemperTel.:+49 3731 393133E-Mail:[email protected] Dipl.-Ing. Michael Hennig Tel.: +49 3731 393936 E-Mail: [email protected]

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Jahresbericht 2008 - 94 - www.ikgb.de

Verbesserung der technischen Eigenschaften von Glasfasern Durch die Behandlung mit AlCl3 konnten in der Vergangenheit bei Kalk-Natron-Silikatgläsern Steigerungen der Festigkeit und der chemischen Beständigkeit im Labor- und industriellen Maßstab erreicht werden. Diese Oberflächenbehandlung wurde im halbindustriellen Maßstab an E-Glasfasern durchgeführt und es konnten Steigerungen der Festigkeit in der Größenordnung von 30% festgestellt werden, die aber auf Grund instabiler Randbedingungen nicht sicher reproduzierbar waren.

Aus diesem Grunde soll in diesem Projekt an einer Monofaseranlage die Oberflächenbehandlung unter kontrollierten Randbedingungen durchgeführt werden, um einen Einfluss des AlCl3 mit Sicherheit nachweisen zu können. Die Auswirkungen der Behandlung sind im Erfolgsfall erheblich. Die durch die Oberflächenmodifikation erreichbaren chemischen und mechanischen Eigenschaftsveränderungen können völlig neue Impulse in den unterschiedlichen Bereichen bewirken:

• Glasfasern werden beim Bau der Rotoren für Windräder verwendet. Die dabei erzielte Leistung ist abhängig von der Flügelgeometrie und besonders von der Länge. Die Länge wird wiederum von der Festigkeit der verwendeten Materialien bestimmt, da die bei der Drehung der Flügelräder entstehenden Zentrifugalkräfte nicht zum Versagen des Rotors führen dürfen. Behandelte Glasfasern mit einer 30% höheren Festigkeit, die fast genauso teuer wie die alten sein würden, könnten den Markt für regenerative Energien revolutionieren.

• Gewichtsreduzierungen wären im Flugzeug- und Fahrzeugbau denkbar, wenn es zukünftig gelingen würde, Hohlglasfasern zu veredeln.

• Weitere Verbesserungspotenziale wären bei Glasfasern verstärkten Betonen zu sehen, die durch die erhöhten Festigkeiten und chemischen Beständigkeiten eine größere Belastbarkeit bei gleichzeitiger Lebensdauererhöhung bieten würden.

Kontaktpersonen:

Dipl.-Ing. H. Landfermann-Hessenkemper Tel.:+49 3731-392978 E-Mail: heide.landfermann- [email protected] Dipl.-Ing. Sven Wiltzsch Tel.: +49 3731 393935 E-Mail: [email protected]

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Jahresbericht 2008 - 95 - www.ikgb.de

Einstufiger Formgebungsprozess für Hohlglaserzeugnisse

Die Frage des Ressourceneinsatzes und der Emission bei industriellen Prozessen gewinnt zunehmend an strategischem Interesse. Insbesondere in der energieintensiven Glasherstellung wird dies aktuell bei den Energiepreissteigerungen deutlich. Angesichts der Tatsache, dass heute etwa 40 % aller Kosten direkt an das Gewicht des Glases durch Gemenge und Energiekosten gebunden sind, stand aber schon in der Vergangenheit die Gewichtsreduzierung als effektivste Kostenreduktion im Vordergrund. Letztlich ist aber die Gewichtsreduzierung scheinbar an gewisse Grenzen gestoßen, da ein Stillstand dieser Thematik in der weltweiten Behälterglasindustrie zu erkennen ist. Im einstufigen Formgebungsprozess soll dem begegnet und ein mechanisch sehr widerstandsfähiges dünnes Glas hergestellt werden. Ziel und erwartete Ergebnisse Das Ziel des Projektes ist die Erarbeitung einer modularen Technologie zur Herstellung von dünnem Behälterglas in einem einstufigen Formgebungsprozess. Damit wird die Behälterglasherstellung in eine völlig andere ökonomische und ökologische Situation versetzt. Die beteiligte Zulieferindustrie der Glasindustrie kann ihre führende internationale Stellung weiter ausbauen, da viele Module auf die Glasherstellung allgemein ausgeweitet werden können. Arbeiten Festigkeitssteigerung durch optimierte Formgebungsbedingungen und Oberflächenveredlung der Gläser im Bereich des Formgebungsprozess Entwicklung kombinierter Press- Blas-Prozess Scherbenfeinvermahlung Gemengeaufbereitung Entwicklung“ kürzeres“ Glas Optimierung und Stabilisierung des Schmelzprozess Glaskonditionierung Rückgekoppelte Qualitätskontrolle Zwischenergebnisse Die obengenanten Arbeiten sind angelaufen. Kontaktpersonen:

Prof.Dr.H.HessenkemperTel.:+49 3731-393133E-Mail:[email protected] Dr.-Ing. K. Al Hamdan Tel.: +49 3731 39394066 E-Mail: [email protected]

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Jahresbericht 2008 - 96 - www.ikgb.de

InnoGlas-„Innovative Heiztechniken zur Energieeinsparung und Qualitätsverbesserung in der Glasindustrie“ In dem hier vorgestellten InnoNet-Projekt „Innovative Heiztechniken zur Energieeinsparung und Qualitätsverbesserung in der Glasindustrie“ sollen Porenbrenner für die Glasindustrie nutzbar gemacht werden. Für die Anwendung des Porenbrenners in der Glasindustrie müssen auf Grund der hohen Strahlungsbelastung der Brenner aus der Umgebung neue Gehäuse auf keramischer Basis, keramische Abdichtungen und verbesserte Flammensperren entwickelt werden. Die Vorteile der Glasindustrie bei Anwendung des Porenbrenners werden in folgenden Punkten gesehen. • eine homogenere Beheizung durch erhöhten Anteil an Oberflächenstrahlung und niedrige

Strömungsgeschwindigkeiten • eine bessere Regelbarkeit durch hohe Leistungsmodulation • eine Wirkungsgradsteigerung bei niedrigeren Abgastemperaturen auf Grund der erhöhten

Oberflächenstrahlung und der Temperaturschichtung im Volumen der strahlenden porösen Strukturen

• eine verbesserte Qualität, oder Verringerung der Ausschussrate der Glasprodukte auf Grund der verbesserten Homogenität und Regelbarkeit

• Ersatz der bisher notwendigen elektrischen Beheizung durch Gasbeheizung bei hochqualitativen Produkten oder kritischen Prozessen

Eine für die Glasindustrie interessante Anwendung könnte der Einsatz des Porenbrenners im Doghouse von Glasschmelzwannen sein, um Verstaubungsprobleme in Glasschmelzwannen zu beheben. Dabei sollen Porenbrenner im Einlegebereich so verwendet werden, dass mit ihrer Hilfe eine oberflächliche Schmelze auf dem Gemengehaufen gebildet wird und diese das darunter liegende Gemenge im Glasschmelzofen vor den dort herrschenden hohen Strömungsgeschwindigkeiten schützt. Erste Vorversuche mit industriellem Gemenge konnten zeigen, dass diese Anwendung des Porenbrenners unter Umständen möglich ist.

Porenbrenner im Messofen Kontaktpersonen:

Prof.Dr.H.HessenkemperTel.:+49 3731-393133E-Mail:[email protected] Dipl.-Ing. Sven Wiltzsch Tel.: +49 3731 393935 E-Mail: [email protected]

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Jahresbericht 2008 - 97 - www.ikgb.de

Shrinkage by Capillary Forces in Porous Solids Cracking of porous solids like concrete or ceramic green bodies due to capillary forces is a serious problem in many technological processes. Variations in moisture content in porous materials are associated with volume changes. If there is a thermodynamic equilibrium between adsorbed water and vapor in the environment, volume alterations of porous solids should depend on the relative air humidity. In many cases, materials containing small pores swell with increasing air humidity and shrink reversibly, if the original environment conditions are restored. However, swelling and shrinkage are not always reversible for various construction materials, e.g. hardened cement paste. From a theoretical point of view, other porous materials, which respond reversibly to capillary forces, may be more suitable to study the impact of moisture content on volume change. The most comprehensive experimental study /1/ is focused on vycor glass, which can be considered as a nano-porous elastic solid. After swelling by increasing the air humidity, vycor glass shrinks towards the initial volume when the air humidity is reduced to its starting point. Apart from the usual hysteresis associated with capillary condensation in the pores at high air humidities, swelling and shrinkage of this material can be considered as a reversible process. There are some studies /2,3/ that use Kelvin’s equation to evaluate volume changes caused by capillary forces. According to this purely macroscopic approach, shrinking of materials results from the fact that the pressure inside condensate-filled pores is lower than the pressure in the environment.

Fig. 1: Adsorption isotherm of water on vycor glass, comparison with experimental values (dots).

Fig. 2: Relative length reduction versus reduced vapour pressure (water), comparison with experimental values (dots).

The swelling/shrinkage diagrams illustrated in Fig. 1 and 2 (/4/) provide a fairly good reproduction of the experimental data published by Amberg and McIntosh /1/ for vycor glass. However, cementitious materials seem to behave differently. In many cases, diagrams with adsorption and desorption isotherms (plots of v versus p/p0) for hardened cement paste show a pronounced hysteresis loop in the whole region between rather low and high vapour pressures. Furthermore, the relative volume alteration ε = V/V (or relative length reduction l/l = ε/3) in a water vapour atmosphere is often an almost linear function of the reduced pressure p/p0, except perhaps for low and very high air humidities. This linear dependence can be explained by taking into account a broad pore size distribution.

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Jahresbericht 2008 - 98 - www.ikgb.de

Swelling and shrinkage of vycor glass in dependence on vapour pressure is fairly well described by an extended version of the theory of capillarity, which leads to the augmented Young-Laplace equation. The size changes of porous solids can provide additional information on the pore structure. The length reduction with decreasing vapour pressure has a non-monotonous behaviour in the hysteresis region. For solids with broad pore size distribution, the length change is an almost linear function of the reduced vapour pressure (except for high vapour pressures close to the condensation point). The proposed model with cylindrical pores fails to explain the very pronounced hysteresis of many cementitious materials, which appears in plots of the adsorbed amount versus the reduced vapour pressure. A possible explanation for this failure could be the presence of slit pores in these materials. /1/ C. H. Amberg, R. McIntosh, Can. J. Chem. 30 (1952) 1012-1032 /2/ G. Reichenbauer, G. W. Scherer, J. Non-Cryst. Solids 285 (2001) 167-174. /3/ G. Reichenbauer, G. W. Scherer, J. Non-Cryst. Solids 277 (2000) 162-172. /4/ P. Schiller, Th. A. Bier, M. Wahab, H.-J. Mögel, Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng.

Aspects 327 (2008) 34-43

Kontaktpersonen:

Prof. Dr.-Ing. Thomas A. Bier Tel.: + 49 3731 39 4242 E-Mail: [email protected] Dr. rer. nat. Mirco Wahab Tel.: + 49 3731 39 2507 E-Mail: [email protected]

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Jahresbericht 2008 - 99 - www.ikgb.de

Early Age Properties of SLU's as Influenced by Redispersible Powders

Abstract

The influence of redispersible powders on technological properties such as flow behavior, setting times and shrinkage as well as on heat flow and rheological behavior has been investigated for the first 24 hours in self-leveling underlayments (SLUs). The underlayments were based on a ternary binder containing Calcium Aluminate Cement (CAC), Ordinary Portland Cement (OPC) and Calcium Sulfate (C$). Besides mineral fillers and admixtures, different redispersible powders at varying amounts were added to the SLUs. The addition of redispersible powders showed not only retardation in hydration kinetics, longer setting times and increased gel times but also changed expansion characteristics for the SLUs through modifications of the microstructure development.

Experimental Results

Dimensional stability, Hydration kinetics, gel time and setting time

One of the most interesting results in this study is the modification of expansion and shrinkage behavior by the addition of polymer powder. For the discussion dimensional changes and heat flow as a function of time during the first 180 minutes for system 1 and 2 and the different redispersible powders are shown in figure 1. Gel times and final setting times are also indicated in the heat flow curves. System1 System2

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Figure 1: Correlation of dimensional change curves and heat evolution curve Other studies have shown that the expansion observed in mortars based on ternary binders is linked to the formation of ettringite [1, 2]. If ettringite needles are slender and large enough [4], they exert pressure to the pore walls of the forming mineral matrix and can push them apart [3, 5]. This explains that expansion is observed only after gel time which is a measure of a certain stiffness resulting from the structuring of the mineral matrix although ettringite formation starts much earlier [2] and can be seen from heat flow curves. From this point of

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Jahresbericht 2008 - 100 - www.ikgb.de

view the onset of expansion might be delayed by adding organic material such as redispersible polymer powder. The amount of expansion observed seems to be linked to the film forming mechanism. In polymer modified matrices a mineral-organic co-matrix is formed [7, 8, 9], when the film forming temperature is reached and enough polymer is present. According to Putermann’s and Malorny’s model [6], it can very well be imagined that forming ettringite needles grow through and into forming films. The more polymer is present the more the resulting films can be pushed apart.

Conclusion and Outlook

1. The delay in setting and gel times can be explained by a delay of the heat evolution for all formulations which is parallel observed when the amount of redispersible powder is increased. 2. The observed expansion after early plastic shrinkage of all formulations becomes larger as the amount of redispersible powder is increased. The increase in expansion can be explained by a polymer film forming from the redispersible powder thus creating a flexible confinement to the forming hydrate phases. 3. The competition between formation of hydrate phases and polymer film forming is demonstrated by the occurrence of the intersection point. Before the intersection point hydration influences the expansion – low powder contents show lower expansion. After the intersection point the polymer film amplifies expansion and formulations with more polymer film (initially powder) show larger expansion.

References

[1] Th. A. Bier, "Early Shrinkage and Microstructure in Rapid Setting Mortars," Advances of Cement and Concrete, Conference Proceedings, Lange, D. A.; Scrivener, K.; Marchand, J., Eds., Copper Mountain, USA (2003).

[2] J. Kighelman, "Hydration and Structure Development of Ternary Binder System as used in Self-Levelling Compounds," Thèse N° 3777, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suisse (2007).

[3] E. Bühler, R. Zurbriggen, "Mechanisms of early shrinkage and expansion of fast setting flooring compounds," Poster, GDCh-Bauchemie Tagung, Erlangen (2004).

[4] M. Merlini, G. Artioli, T. Cerulli, F. Cella, A. Bravo, "Tricalcium aluminate hydration in additivated systems. A crystallographic study by SR-XRPD," Cement and Concrete Research, 38, 477-486 (2008).

[5] G.W. Scherer, "Stress from crystallization of salt," Cement and Concrete Research 34, 1613–1624 (2004).

[6] M. Puterman, W. Malorny, “Some doubts and ideas on the microstructure formation of PCC“, Proceedings, IX. ICPIC, pp. 165-178, Bologna (1998).

[7] Y. Ohama, “Handbook of polymer-modified concrete and mortars; Properties and process technology”, Building Material Science Series, V. S. Ramachandran, Institute of Research in Construction, National Research Council of Canada, Noyes Publications (1995)

[8] Y. Ohama, “Polymer-modified mortars and concretes”, New Jersey: Ramachandran, V. S. Noyes Publications (1984)

Kontaktpersonen:

Prof. Dr.-Ing. Thomas A. Bier Tel.: + 49 3731 39 4242 E-Mail: [email protected] Assist. Manager Makoto Nukita Tel.: +81-836-22-6151 E-Mail: [email protected]