Keramikflechten: Durch Adaption von Arbeitstechniken aus dem Kunststoffbereich wurde eine dreidimensionale, exakt positionierbare Verstärkung aus Keramikfasern zum Verbund mit Aluminumgussbauteilen entwickelt (Bild: RWTH Aachen)

Wissenschaftler des Instituts für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen haben eine Alternative zur Herstellung komplexer, hochfester Aluminiumgussbauteile für den Leichtbau entwickelt. Hierzu wurde eine Verstärkung aus Keramikfasern im Feingussverfahren mit dem flüssigem Leichtmetall infiltriert. Die Lösung ermöglicht sowohl eine Komplett- als auch eine selektive Faserverstärkung.

Im Automobil-, Maschinenbau oder der Luftfahrttechnik hat sich Aluminium vor allem dank seines geringen Gewichts als Stahlkonkurrent fest etabliert. Die Halt- und Belastbarkeit von Bauteilen aus dem Leichtmetall ist allerdings begrenzt. Faserverstärkte Elemente auf Kunststoffbasis könnten abhelfen, sind angesichts eingeschränkter Temperaturbeständigkeit aber häufig nicht verwendbar.

Verstärkung aus Keramikfasern ist exakt positionierbar

Wissenschaftler des Instituts für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen suchten deshalb mit Fördermitteln aus dem Programm „Industrielle Gemeinschaftsforschung“ des Bundeswirtschaftsministeriums nach einem alternativen Weg zur Herstellung komplexer, hochfester Aluminiumgussbauteile.

„Durch Adaption von Arbeitstechniken aus dem Kunststoffbereich haben wir eine dreidimensionale, exakt positionierbare Verstärkung aus Keramikfasern entwickelt“, erklärt Dipl.-Ing. Britta Kuckhoff, Spezialistin für Faserverbundwerkstoffe am ITA.

Textilverstärkter Pleuel dient als Demoobjekt

Diese Faserverstärkungen wurden dann im Feingussverfahren mit flüssigem Metall infiltriert. Die so entstandene Prinzip-Lösung für den Extrem-Leichtbau ermöglicht laut RWTH hochfeste Bauteile durch Komplett-Verstärkung, aber auch eine selektive Bewehrung besonders beanspruchter Bereiche.

Als Demonstrationsobjekt entstand ein textilverstärkter Pleuel, der etwa einem Automotor zu längerer Laufleistung verhelfen könnte. Dank der innovativen Materialkomposition sei er nachbearbeitungsarm herzustellen, temperaturbeständig und deutlich fester als sein Pendant aus Aluminium.

Gießereien und industriellen Anwendern zeigen verstärkt Interesse

Noch stehen der Praxiseinführung die zu hohen Kosten des Faser-Ausgangsmaterials entgegen. Doch Dr. Klaus Jansen, Chef des Forschungskuratoriums Textil als Dachorganisation aller 16 deutschen Branchenforschungsinstitute, hält das nur für eine Zeitfrage: „Die Kollegen aus Aachen signalisieren, dass es in den letzten Monaten bereits verstärkt Anwendungsanfragen von Gießereien und industriellen Anwendern gegeben habe-“ Eine Umstellung der Produktionstechnologie von Feinguss auf ein großserientaugliches Verfahren ließe sich bei wachsender Nachfrage relativ schnell bewerkstelligen, ist Jansen überzeugt.