Vorlesung  Keramik  Grundlagen,  WS  2015/16,  PD  Dr.-­‐Ing.  Guido  Falk  

Materialwissenschaft und Werkstofftechnik an der Universität des Saarlandes

HANDOUT

Vorlesung:

Keramik-Grundlagen

Einführung Keramische Werkstoffe

22.10.2015

Leitsatz: “Die Hochleistungskeramik stellt ein bedeutendes Technologiege-biet der Material- und Werkstoffwissenschaften dar, das für die Wettbewerbsfähigkeit des Standortes Deutschland in ganz unter-schiedlichen Industrien und Branchen substanzielle Beiträge liefert. (…) Die Hochleistungskeramik ist eine ‚Enabling’-Technologie, die neue Möglichkeiten schafft und deren Anwendungsspektrum per-manent erweitert wird.” Aus: „Hochleistungskeramik 2025“, DGM/DKG, Werkstoffinformati-onsgesellschaft mbH, ISBN 978-3-88355-364-1, Frankfurt, 2008

Vorlesung  Keramik  Grundlagen,  WS  2015/16,  PD  Dr.-­‐Ing.  Guido  Falk  

Keramik-Grundlagen

Einführung Keramische Werkstoffe

Ziele

Inhalte

Definitionen „Keramischer Werkstoff“ Kulturgeschichtliche Keramikentwicklung, Definitionen, Begriffe

Allgemeine Eigenschaften keramischer Werkstoffe Grundlegende Eigenschaftsbeschreibungen

Einteilung keramischer Werkstoffe Kennzeichen, Klassifizierungen (Normung)

Überblick keramische Technologien Marktpotenzial keramischer Produkte, Anwendungsbeispiele

Den Begriff „keramische Werkstoffe“ im materialwissenschaft-lichen und werkstofftechnischen Kontext einordnen können.

ð Definitionen „Keramischer Werkstoff“ nennen können ð Keramische Werkstoffe einteilen können ð Technologische und wirtschaftliche Bedeutung keramischer

Werkstoffe herleiten können ð Merkmale der historischen Entwicklung keramischer Werkstof-

fe ableiten können ð Bedeutung keramischer Werkstoffe einordnen können

Vorlesung  Keramik  Grundlagen,  WS  2015/16,  PD  Dr.-­‐Ing.  Guido  Falk  

- 1 -

Lerntafel 1 Definition „Keramischer Werkstoff“

Häufigste Elemente der Erdrinde und Analyse eines Ziegels

Kulturgeschichtliche Keramikentwicklung

Definition “Keramischer Werkstoff”

Vorlesung  Keramik  Grundlagen,  WS  2015/16,  PD  Dr.-­‐Ing.  Guido  Falk  

- 2 -

Beispiel einer modernen HL-Keramik Wertschöpfungskette (Bosch GmbH)

Lerntafel 2 Eigenschaften keramischer Werkstoffe

Vergleich der Eigenschaften von Keramiken, Metallen und Polymeren [GL-29, S. 98]

Vorlesung  Keramik  Grundlagen,  WS  2015/16,  PD  Dr.-­‐Ing.  Guido  Falk  

- 3 -

Vergleich der Biegefestigkeiten ausgewählter HL-Keramiken mit Metallen [GL-29, S. 116]

Lerntafel 3 Einteilung keramischer Werkstoffe

Allgemeine Einteilung keramischer Werkstoffe

Vorlesung  Keramik  Grundlagen,  WS  2015/16,  PD  Dr.-­‐Ing.  Guido  Falk  

- 4 -

Stoffliche Einteilung hochleistungskeramischer Werkstoffe [GL-14, S. 8]

Einteilung tonkeramischer Werkstoffe [GL-1, S. 692]

Vorlesung  Keramik  Grundlagen,  WS  2015/16,  PD  Dr.-­‐Ing.  Guido  Falk  

- 5 -

Stoffe und Anwendunsfelder technischer Keramiken nach [GL-1, S. 4]

Klassifizierung keramischer Werkstoffe nach Werkstoffgruppen

Vorlesung  Keramik  Grundlagen,  WS  2015/16,  PD  Dr.-­‐Ing.  Guido  Falk  

- 6 -

Klassifizierung keramischer Werkstoffe nach Werkstoffgruppen

[GL-29, S. 24/25]

Klassifizierung keramischer Werkstoffe nach Werkstoffgruppen

[GL-29, S. 24/25]

Vorlesung  Keramik  Grundlagen,  WS  2015/16,  PD  Dr.-­‐Ing.  Guido  Falk  

- 7 -

Klassifizierung keramischer Werkstoffe nach Werkstoffgruppen

[GL-29, S. 24/25]

Anwendungsbereiche hochleistungskeramischer Werkstoffe [GL-14, S. 162]

Vorlesung  Keramik  Grundlagen,  WS  2015/16,  PD  Dr.-­‐Ing.  Guido  Falk  

- 8 -

Lerntafel 4 Überblick keramische Technologien

Jahresproduktionswert der europäischen Keramikindustrie 2005-2011 nach Sektoren [GL-30, S. 8]

Feinkeramische Industrie in Deutschland – Umsatz in Mio. Euro

Vorlesung  Keramik  Grundlagen,  WS  2015/16,  PD  Dr.-­‐Ing.  Guido  Falk  

- 9 -

Umsätze der keramischen Industrie in Deutschland (2010)

Beispiele Hochleistungskeramik: Automotive Anwendungen

Beispiele Hochleistungskeramik

Vorlesung  Keramik  Grundlagen,  WS  2015/16,  PD  Dr.-­‐Ing.  Guido  Falk  

- 10 -

Beispiele Hochleistungskeramik

Literatur [GL-1] H. Salmang, H. Scholze Keramik 7. vollständig neubearbeitete und erw. Aufl., R. Telle (Hrsg.), Springer, Berlin, Heidelberg, 2007, ISBN 978-3-540-63273-3, 1330 S. [GL-14] Robert B. Heimann Classic and Advanced Ceramics: Fundamentals and Applications Wiley VCH Verlag GmbH &Co KG, Weinheim, 2010, ISBN 978-3-527-32517-7, 576 S. [GL-29] Brevier Technische Keramik Verband der Keramischen Industrie e.V., Informationszentrum Technische Keramik, Fahner Verlag, Lauf, 2003, ISBN 3-924158-77-0, 283 S.  [GL-30] Alain Delcourt Unser Weg ins Jahr 2050: Fahrplan der Keramikindustrie Cerame-Unie A.I.S.B.L., The European Ceramic Industry Association, 2013, 32. S.

Vorlesung  Keramik  Grundlagen,  WS  2015/16,  PD  Dr.-­‐Ing.  Guido  Falk  

- 11 -

Fragen 1) Definieren Sie den Begriff „Keramik“ werkstoffwissenschaftlich und tech-

nologisch.

2) Klassifizieren Sie keramische Werkstoffe nach deren Einsatzbereichen und nennen Sie jeweils ein Produktbeispiel.

3) Nennen Sie drei Gründe für den hohen kulturhistorischen Stellenwert ke-

ramischer Werkstoffe. 4) Nennen Sie wichtige Epochen der historischen Entwicklung keramischer

Werkstoffe. Begründen Sie. 5) Welche grundsätzlichen Eigenschaftsmerkmale unterscheiden kerami-

sche Werkstoffe von Metallen und Polymeren? 6) Wie lassen sich Technische Keramiken unter stofflichen Gesichtspunkten

einteilen? 7) Teilen Sie tonkeramische Werkstoffe hinsichtlich ihrer Wasseraufnahme-

fähigkeit (Porosität) sowie Scherbenfarbe ein. Nennen Sie jeweils ein Produktbeispiel.

8) Nennen Sie jeweils drei Kriterien für Struktur- und Funktionskeramiken. 9) Geben Sie drei Kenngrößen an, die das wirtschaftliche Potenzial kerami-

scher Werkstoffe belegen. 10) Welche Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz keramischer

Produktionsbetriebe kennen Sie? 11) Nennen Sie fünf wichtige zukünftige Anwendungsbereiche keramischer

Produkte und belegen Sie jeden Anwendungsbereich mit drei kerami-schen Produkten.