Ceramic Matrix Composites (CMCs) sind keramische Verbundwerkstoff, die durch das Einbringen der Fasern ein schadenstolerantes Versagensverhalten aufweisen. Das ermöglicht auch den Einsatz keramischer Werkstoffe in sicherheitsrelevanten Bereichen. Die Anwendung dieser Werkstoffe im Fahrzeug- und Maschinenbau (Hochleistungs-Leichtbaubremssysteme) und in Gasturbinen (Brennkammerauskleidung und Turbinenschaufeln) leistet einen wichtigen Beitrag zur Ressourcenschonung und zur Ökoeffizienz.
Trotz der endkonturnahen Herstellungsrouten für CMC-Bauteile ist eine Bearbeitung funktioneller Oberflächen und Bohrungen erforderlich. Wegen der hohen Verbundhärte werden klassische Fertigungsverfahren (Fräsen, Bohren), die bei der Zerspanung von bspw. Metallen zur Verfügung stehen, nicht eingesetzt. Derzeit werden nahezu alle CMC-Bauteile mit Schleifwerkzeugen gefertigt. Bei der Bearbeitung werden durch das Werkzeug thermo-mechanische Belastungen in die oberflächennahe Werkstückzone eingebracht.
Das Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung des Hartbearbeitungsprozesses von CMCs und dessen Einfluss auf die Oberflächenrauheit und die mechanischen Eigenschaften. Im Rahmen von Bearbeitungsexperimenten werden die bearbeitungsinduzierten Phänomene für CMCs erfasst und charakterisiert. Des Weiteren erfolgt die Untersuchung und Ableitung von Einflussparameter (z.B. Schnittgeschwindigkeit, Vorschub) auf die Oberflächenrauheit. Ein wesentliches Ziel der Arbeit ist die Untersuchung der erzeugten Oberflächentopographien und deren Einflüsse auf Festigkeitswerte von CMCs.
Bild oben: Experiment zur Fräsbearbeitung von Faserverbundkeramik (C/C-SiC) mit Überflutungskühlung
Bild unten: REM-Aufnahme: Geschliffene Oberfläche Faserverbundkeramik (C/C-SiC) – C-Faserbündel wurde teilweise durchtrennt
