Ausgangssituation

Beim Einsatz in hochbelasteten Maschinenbauanwendungen stoßen metallische Werkstoffe in vielen Fällen an ihre Grenzen, besonders wenn die Bauteile neben einer tribologisch-mechanischen Beanspruchung einer zusätzlichen thermischen Belastung unterliegen. Dies führt zu einem hohen Verschleiß der metallischen Bauteile und geringen Standzeiten. In solchen hochbelasteten Anwendungen weisen keramische Werkstoffe, aufgrund einiger den metallischen Werkstoffen überlegenen Eigenschaften, wie beispielsweise dem Verschleiß- und dem thermischen Widerstand, ein großes Potential auf. Doch bei der Verwendung von technischer Keramik bestehen auch einige Herausforderungen, wie die hohe Sprödigkeit, die geringe Bruchzähigkeit oder die Streuung der Festigkeit. Aufgrund dieser Faktoren sowie dem geringen Erfahrungswissen in der Praxis und den fehlenden allgemeinen Auslegungsvorschriften wird Keramik als Konstruktionswerkstoff trotz der positiven Eigenschaften oft nicht in Betracht gezogen. Am Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik wurde der Stirling Motor als hochbelastete Anwendung identifiziert, die ein hohes Potential für den Einsatz technischer Keramik aufweist.

Zielsetzung

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, Baugruppen aus technischer Keramik unter kombinierter Belastung, wie sie in einem Stirling Motor auftritt, an einem geeigneten Prüfstand zu untersuchen. Dazu sollen unterschiedliche konstruktive Lösungen entwickelt und untersucht werden. Dadurch wird das Potential technischer Keramik hinsichtlich Standzeiten und Wirkungsgrad am Beispiel des Stirling Motors aufgezeigt.