Herstellung einer neuartigen Kontaktierung von keramischen Heizleitern sowie Entwicklung einer keramischen elektrischen Isolation

FuE-Kooperationsprojekt
„Herstellung von einbaufertigen, keramischen Heizelementen im kombinierten Heißgießverfahren und einer neuartigen Kontaktierung des Heizleiters mittels Laserstrahl“

FuE-Teilprojekt BTU
„Herstellung einer neuartigen Kontaktierung von keramischen Heizleitern sowie Entwicklung einer keramischen elektrischen Isolation“

Projektträger: AiF Projekt GmbH, Förderprogramm ZIM des BMWi
Laufzeit: 01.07.2014 - 31.12.2016

Motivation und Ziel

Der Markt im Bereich der technischen Keramik ist sehr dynamisch und wachsend. Speziell im Bereich der komplexen Formen ist ein Bedarf nach kostengünstigen und variablen Produktionsmethoden groß. Hier ist z. B. im Bereich der Chemietechnik, bei Hochtemperaturanwendungen und speziell im Ofenbau der Bedarf an Keramiken enorm, die mit geringen Toleranzen hochqualitativ in kleinen bis mittleren Serien produziert werden können. Dabei sind die bisherigen Herstell- und Fügemethoden sehr aufwändig. Heizelemente haben einen breiten Einsatzbereich. Sie werden in sämtlichen Prozessen angewendet, die eine Erwärmung eines Stoffes in flüssigem, festem oder gasförmigem Zustand beinhalten, z. B. zur Temperierung von Flüssigkeiten oder zur Zündung von Brennstoffen.

Keramische Heizelemente haben einen Vorteil im Bezug auf ihre Einsatzfähigkeit durch die Heizelementtemperatur, die im Vergleich zu Standardelementen aus metallischen Werkstoffen eine höhere Leistungskonzentration hat, eine höhere Eigentemperatur verträgt und damit einen höheren Wärmeübergang und schnellere Wärmeübertragung erreicht und somit die  Aufheizung beschleunigt. 
Das geplante Forschungsvorhaben sieht seinen Beitrag in der Entwicklung von energieeffizienten, einbaufertigen, keramischen Heizelementen die mittels kombinierten Heißgießverfahren und einer laserstrahlgefügten neuartigen Kontaktierung hergestellt werden. 

Das Heißgießverfahren (auch Niederdruckwarmspritzverfahren genannt) ist ein Herstellverfahren für technische Keramiken, in dem plastifizierte Pulver in Formen gespritzt und endkonturnah ausgeheizt und gesintert werden. Charakteristisch für die energiearme Herstellung der Heizelemente sind niedrige Drücke bis 100 bar und gemäßigte Temperaturen bis ca. 80°C. Dieses Verfahren wird genutzt, um das  Bauteil aus unterschiedlichen keramischen Massen herzustellen. Eine thermomechanische Simulation des keramischen Verbundes wird dazu beitragen die Geometrie bzw. die Form des Heizleiters zu optimieren. Die notwendige Kontaktierung der Heizelemente verlangt durch die Verwendung der neuartigen Werkstoffe und der angedachten Geometrie auch neuartige Kontaktierungsstrategien.

ForschungspartnerIndustriepartner
BTU Cottbus-Senftenberg, 
vertreten durch 
Lehrstuhl Füge- und Schweißtechnik
(Fakultät 3) 

Panta Rhei Halle
Konrad-Wachsmann-Allee 17
03046 Cottbus 

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Matthias Wolf
cesima ceramics
Rathenower Str. 2
39524 Wust
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. (FH) Matthias Kage 
HTM Reetz GmbH 
Köpenicker Straße 325
12555 Berlin
Ansprechpartner: Prof. Dr. rer. nat. habil. Teja Reetz