Entwicklung von Flüssigphasensystemen zur laserunterstützten Bearbeitung von Oxid- und Nichtoxidkeramiken

Bisherige Untersuchungen haben die Eignung des Laserunterstützten Drehens für die Bearbeitung dichtgesinterter Siliziumnitrid-Keramik nachgewiesen. Um der Hochleistungskeramik neue Märkte und ein breiteres Anwendungsspektrum zu erschließen, sollen die gewonnenen technologischen Erkenntnisse auch auf weitere technische Keramiken wie SiC, Al2O3 und ZrO2 übertragen und diese für den industriellen Einsatz qualifiziert werden. Dazu werden durch entsprechende Weiterentwicklung bekannte Hochleistungskeramiken im Hinblick auf das Fertigungsverfahren »Laserunterstützte Bearbeitung« geeignet angepasst. Ausgehend von grundlegenden Voruntersuchungen zur Zerspanbarkeit handelsüblicher Keramiken und deren Charakterisierung erfolgt eine gezielte Modifikation der Keramiken hinsichtlich der Glasphase sowie deren Volumenanteil innerhalb des Werkstoffgefüges. Durch systematische Untersuchungen der Prozesseinflussgrößen innerhalb der zuvor in den Voruntersuchungen ermittelten Grenzen wird der Bearbeitungsprozess im Hinblick auf Prozesssicherheit und -reproduzierbarkeit sowie die Qualität des Bearbeitungsergebnisses an diesen modifizierten Keramiken optimiert. Parallel dazu erfolgen eine Charakterisierung der Werkstoffgefüge sowie bruchmechanische Untersuchungen, die zu einem vertieften Verständnis der Abtragmechanismen und der sich ausbildenden Randzoneneigenschaften führen. An ausgewählten oxidischen und nichtoxidischen Systemen soll abschließend der Einfluss des Werkstoffgefüges auf den Bearbeitungsprozess und das Bearbeitungsergebnis grundlegend analysiert und in entsprechend angepassten Keramiken umgesetzt werden. Zielsetzung des Forschungsvorhabens ist die Analyse fundamentaler Zusammenhänge zwischen werkstoffseitigen und prozesseitigen Einflussgrößen sowie die Verifikation der laserunterstützten Bearbeitung an optimierten keramischen Demonstrationsbauteilen