1. Einführung/ Definition Flashcards
Welches sind die jeweiligen Rohstoffe der drei Keramikbranchen?
• Silicathkeramik
(natürliche Rohstoffe)
• Feuerfest
(natürliche/ synthetische Werkstoffe)
• Hochleistungskeramik
(synthetische Werkstoffe)
Wie sehen die Gefüge der Silikatkeramik, der feuerfesten Werkstoffe und der Hochleistungskeramik prinzipiell aus?
• Silicatkeramik:
heterogen, porös, Korngröße wenig relevant
• Feuerfest:
heterogen, 15-17vol% Porosität, sehr grobkörnig
• Hochleistungskeramik:
extrem homogen, Porosität und Korngröße auf
Anwendungsfall zugeschnitten
Welche Stückzahlen werden jeweils pro Muster/Werk und Jahr hergestellt?
• Silicatkeramik: Dachziegel/Fliesen u.a. Baukeramik: > 10 Mio Stück
Geschirr, Sanitär: ca. 10.000 Stück
• Feuerfest:
1.000-10.000 t (ungeformte Massen)
> 10.000 Formteile
• Hochleistungskeramik:
10.000 (Strukturkeramik) -»_space; 1 Mio Stück
(Elektronikkomponenten)
Welche Qualitäten an Rohstoffen (Reinheit, Feinheit…) sind erforderlich?
• Silicatkeramik:
spielt kaum eine Rolle [Ausnahme weiße Keramik]
• Feuerfest:
hohe Reinheiten wegen Korrosion, grobkörnig (100 μm- 10 mm)
• Hochleistungskeramik:
extreme Reinheiten, Strukturkeramik extrem feinkörnig (1 μm)
Wie steht es mit der Wertschöpfung?
• Silicatkeramik:
niedrig (Ausnahme Kunstgewerbe und besondere Marken)
• Feuerfest:
mittel, spezielle Formteile hochpreisiger als Massen
• Hochleistungskeramik: hohe Wertschöpfung (Ausnahme: konventionelle Elektronik, dort sehr hohe Stückzahlen: Kondensatoren z.B. > 1012 Stück/Jahr)
Wie schätzen Sie den Standort Deutschland/Westeuropa für diese Branchen ein? Wo gibt es steigende, wo stagnierende, wo fallende Umsatzzahlen? Warum ?
• Silicatkeramik:
hohe Personalkosten wg. Handarbeit; kann wieder attraktiv werden, wenn Automatisierungsgrad erhöht wird (Fliesen, Dachziegel, Geschirr), sonst allgemeine Stagnation
• Feuerfest:
leicht steigende Tendenz wegen Stahlboom; Rohstoffe kommen aus Asien (China), daher oft Verlegung der Produktion an den Ort der Rohstoffgewinnung.
• Hochleistungskeramik inkl. Traditionelle technische Keramik:
konstant ca. 10% Wachstum seit vielen Jahren trotz aller Krisen
Gibt es „Grauzonen“ zwischen den drei Branchen? Wo würden Sie die Zündkerze zuordnen? Welche High-Tech-Funktionsteile gibt es im Bereich Feuerfest?
- Überlappungen oder Zuordnungsschwierigkeiten gibt es bei den traditionellen technischen Keramiken (Zündkerze, Isolatoren), die manchmal der Silicatkeramik, manchmal der Hochleistungskeramik zugeordnet werden [Achtung: daher oft Verfälschung der Marktstatistiken!].
- Ferner werden für die Feuerfestbranche besondere Funktionselemente entwickelt wie Schieber, Verschlüsse, Ventile, Sonden etc., die High-Tech- Charakter aufweisen.
Wie hat die Entwicklung der Keramik die anderen Technologien (Elektrotechnik, Stahlerzeugung, technische Chemie) beeinflusst?
• Keramik ist eine Schlüsseltechnologie. Sie ermöglicht die Entwicklung neuer Technologien, manchmal aber nur vorübergehend.
• Beispiele:
-Elektrotechnik: Ohne Keramik k e i n e Entwicklung der E-Technik im 19.Jhdt. möglich! Heute – abgesehen vom Hochspannungsbereich – Verdrängung durch Kunststoffe
- Stahlerzeugung: Ohne feuerfeste Werkstoffe k e i n e Metallurgie möglich!
- Chemie: Im 19. Jhdt. Ohne Keramik keine Chemie denkbar; heute weitgehende Verdrängung durch Kunststoffe
Warum gibt es heute kaum noch keramische Isolatoren? Und wenn ja, für welche Einsatzfälle ?
- Kunststoffe sind leichter, besser, dünnwandiger, billiger und zuverlässiger in der Herstellung;
- Ausnahme: Hochspannungsbereich, hier Glas als Konkurrenz
Welche Branchen erschließen sich durch keramische Werkstoffe gerade völlig neu?
• Energietechnik
(Sensorik)
• Medizintechnik
(Implantate)
Nennen Sie einige keramische Bauteile für die Energietechnik.
- Brennkammer für Gasturbine
- Kacheln für Müllverbrennungsanlagen
- Heizungen
In welchen Anwendungen hatten keramische Bauteile zunächst sehr gute Einsatzchancen, kamen aber dann doch nicht zum Zug? Warum war hier die Keramik gegenüber metallischen Bauteilen benachteiligt?
• Komponenten in der Kfz-Technik:
Turbolader, Ventil, Motorblock, Zylinderköpfe, Portliner etc.;
-> Herstellung zu teuer, Verhalten zu unzuverlässig; starke Konkurrenz zu Metallen; geringerer Nutzen als erwartet (Wirkungsgrad, NOx-Emission…)
Chemische Eigenschaften von Kermaik
- chemische Bindung aus Metallen und Halb-/ Nichtmetallen
* sehr starke Bindung