Mould material analysis for highly porous alumina foams and in-situ characterisation of the drying processes

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDiplomarbeit

Autoren

  • Christoph Keidel

Abstract

Die Herstellung und Trocknung klassischer Keramik ist in der Literatur umfangreich beschrieben, für hochporöse Keramik gibt es jedoch kaum Publikationen in diesem Bereich. Das Ziel der Diplomarbeit war die Evaluierung und Charakterisierung des Trocknungsprozesses von hochporösen Aluminiumoxid Keramikschäumen, sowie die Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Formenmaterialien und Aluminiumoxidschäumen während der Formgebung. Im Laufe dieser Arbeit wurden daher zwei leistungsfähige Messmethoden entwickelt und untersucht. Ein Reibungs- und Lösekraft-Messaufbau erfasst die Wechselwirkung zwischen Schaum und Formenmaterial. Der Prüfstand quantifiziert den Einfluss von verschiedenen Formenmaterial-behandlungen sowie verschiedenen Formenmaterialien auf die Ablösekraft und den Reibungskoeffizienten zwischen Schaum und Formenmaterial. Lösekraftmessungen zeigen, dass Formenmaterialbehandlungen die gemessene Kraft stark beeinflussen. Bei Wasser absorbierenden Materialien (z.B. Gips) treten hohe Lösekräfte auf, wenn diese unbehandelt und im trockenen Zustand eingesetzt werden. Starke strukturelle Defekte und Inhomogenitäten entstanden in Schäumen nach Experimenten mit dieser Formenkonfiguration. Zwischen den Lösekräften von Schäumen, die in Formen aus Plattenmaterialien (Stahl, Kunststoff, etc.) und denen, die in feuchten Gipsformen produziert wurden, traten keine signifikanten Unterschiede auf. Die Trennung bei diesen Proben erfolgte durch eine Abscherung im Schaum, da die Scherfestigkeit der Schäume geringer ist als die Lösekraft von der Form. Die Lösekraftmessungen, an direkt auf dem Formenmaterial produzierten Schäumen entsprechen daher deren Scherfestigkeiten. Die Charakterisierung der Reibungskoeffizienten ergab keine großen Unterschiede für verschiedene Materialien und Behandlungen. Da die gemessenen Reibungskräfte immer geringer als die Lösekräfte sind kann man sich in den weiteren Untersuchungen auf die Reduktion der Lösekräfte fokussieren. Die Untersuchung der Trocknungsschrumpfung von Aluminiumoxidschäumen erfolgte in-situ mit Hilfe einer fotogrammetrischen Vermessung. Diese Messmethode misst sowohl die geometrische Veränderung während der Schrumpfung, als auch den Gewichtverlust der Schäume während der Trocknung in einer Klimakammer. Die entwickelte Messmethode kann sehr vielseitig eingesetzt werden, um die wichtigsten Trocknungsparameter, Trocknungsschrumpfung und kritischen Feuchtigkeitsgehalt zu quantifizieren. Experimente mit hochporösen Aluminiumoxidschäumen ergaben eine lineare Trocknungsschrumpfung von 0.45 – 0.7 % und einen kritischen Feuchtigkeitsgehalt von 34 ±2 %. Ergebnisse der Messungen zeigen, dass sich mit zunehmender Temperatur die Trocknungszeit erheblich verringert. Die Implementierung der entwickelten in-situ Messmethode in Forschung und Entwicklung ermöglicht dem Anwender eine umfangreiche Charakterisierung des Trocknungsprozesses durch eine einzige Messung.

Details

Titel in ÜbersetzungFormenmaterialanalyse für hochporöse Aluminiumoxid Schäume und in situ Charakterisierung der Trocknungsprozesse
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung22 März 2013
StatusVeröffentlicht - 2013