1 15 January 2015. All Rights Reserved.© 3M

Eichler - 3M-CMPLDr. Jens Eichler, 3M Corporate Materials and Process Laboratory

1 15 January 2015. All Rights Reserved.© 3M

Strategie Workshop: Zukunftspotentiale von HochleistungskeramikenKeramiken für Chemie, Maschinen- und Anlagenbau

DieErfinder

2 15 January 2015. All Rights Reserved.© 3M

Eichler - 3M-CMPL

Keramiken für Chemie, Maschinen und Anlagenbau

chemische

Eigenschaften

Korrosions-beständigkeit,

…

elektrische

Eigenschaften

Leitfähigkeit…

tribologische

Eigenschaften

Verschleißfestigkeit, Reibzahl, …

mechanische

Eigenschaften

Härte, Dichte, Festigkeit…

thermische

Eigenschaften

thermischeDehnung, therm.

Leitfähigkeit

Wärmemanagement

PMC-Pumpenwerkstoffemit niedriger Reibzahl

Sandfilter für Öl- und Gasförderung

Flow-Rekatoren

3 15 January 2015. All Rights Reserved.© 3M

Eichler - 3M-CMPL

Typische Anwendungsfelder:

� Keramische Gleitlager, Dichtungen, Ventile und Regelelemente zur Vermeidung von Verunreinigungen und Kontaminationen durch Abrieb

� Keramische Hochleistungs-Gleitringdichtungen für Maschinen und Anlagen (Hydraulik-Pumpen) mit hohen Flüssigmediendrücken

� Keramische Gasdichtungsringe für geringe Verluste und niedrigen Energieverlust

Beispiel: Pumpenanwendungen

4 15 January 2015. All Rights Reserved.© 3M

Eichler - 3M-CMPL

� Einbindung in System/keramikgerechte Konstruktion/Anbindung an die Umgebung

� Lösungen für die Verbindung von Keramik mit unterschiedlichen Materialsystemen

� Erhöhung von Zuverlässigkeit und Verschleißbeständigkeit und damit der Lebensdauer; Verlängerung der Wartungszyklen (Beispiel Pumpen)

� Konvektionstoleranz, Design mit geringer bzw. keiner Leckage, Ermöglichung höherer Drehzahlen zur Miniaturisierung

� Trockenlauffähige Werkstoffe für schmiermittelfreie und höher belastbare Lager und Dichtungen

Herausforderungen und Lösungsansätze

5 15 January 2015. All Rights Reserved.© 3M

Eichler - 3M-CMPL

� Reibwertoptimierte Werkstoffe; Reduzierung der beschleunigten Massen; Drehzahlerhöhung; Miniaturisierung (Beispiel Pumpen) und damit Unterstützung der Pumpenindustrie bei der Erreichung der EU-Energieeffizienz-Vorgaben

� Erforschung des Einflusses von Werkstoffen auf die Konvektionstoleranz der Pumpen

� Kompositwerkstoffe, speziell keramisch gefüllte Polymere zur Reibwertreduzierung

� Beschichtungen für verbesserte Tribologie und Haltbarkeit

� Chemische und strukturelle Modifizierung von Oberflächen

� System- und Prozesssimulation

� Integrierte Sensorik für Fernüberwachung

Forschungs-/Handlungsbedarf

6 15 January 2015. All Rights Reserved.© 3M

Eichler - 3M-CMPL

Status:

� Generelle Route seit 7000 Jahren etabliert

Herausforderungen:

� Kostengünstige und energiereduzierte adäquate Fertigungstechnologien

Handlungsfelder:

� Neue, flexible (generative) Verfahren

Keramische Herstellverfahren

Synthese

Pulververarbeitung

Formgebung

Sintern

weitere Verarbeitung

7 15 January 2015. All Rights Reserved.© 3M

Eichler - 3M-CMPL

� Förderung von Projekten im Zusammenhang mit den Anwenderindustrien, da gerade im Maschinen- und Anlagenbau spezielle Aufgabenstellungen angepasst an das Anwendungsfeld existieren (hier Beispiel: Pumpenindustrie)

� Betrachtung des Gesamtsystems und damit verbundene Aufgabenstellungen (z.B. Fügen unterschiedlicher Materialklassen)

� Revolution des keramischen Herstellverfahrens durch neue flexible und Energie- & Ressourceneffiziente Verfahren

Zukunftspotenziale, Forschungsaufgaben und Handlungsempfehlungen