Aluminiumoxid-Keramikfasern

Die Entwicklung der 3M^TM Nextel^TM Keramikfasern geht ursprünglich auf das Raumfahrtprogramm der NASA zurück. Die vielseitigen Materialien wurden verwendet, um Space Shuttles vor der Hitze beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre zu schützen. Noch heute werden die Keramikfasern unter anderem genutzt, um die Internationale Raumstation vor dem Einschlag von Mikrometeoriten zu bewahren. Doch nicht nur im All ist diese Technologie gefragt. Keramikfasern werden auch für eine Vielzahl irdischer Anwendungen eingesetzt.

Aerospace & Luftfahrt

Aluminiumoxid-Keramikfasern sind in fast jedem Verkehrsflugzeug der Welt zu finden. Der Grund: Die Keramik-Textilien halten extrem hohen Temperaturen stand und sind außerordentlich langlebig. Gleichzeitig sind sie flexibel und leicht und erfüllen hohe Brandschutzanforderungen in Flugzeugen. Sie werden auch als strukturelle Verstärkung in modernen Metall-, Polymer- und Oxidkeramischen (CMC) Verbundwerkstoffen für tragende Anwendungen eingesetzt.

Die aus den Keramikfasern hergestellten Produkte werden seit langem in Raumfahrzeugen als Hitzeschild und Aufprallschutz verwendet – in Anwendungen, die von Türdichtungen, Dichtungen und Spaltfüllern bis hin zu Kacheln für das Space Shuttle reichen. So schützen beispielsweise aus Nextel-Textilien genähte Decken das Delta II-Raketentriebwerk vor der Abgasfahne der Feststoffbooster, und aus Nextel-Geweben hergestellte Whipple-Schilde bewahren die Internationale Raumstation und Satelliten vor dem Aufprall von Mikrometeoriten und Weltraummüll.

Thermal Management & Hitzeschutz

Darüber hinaus werden die Keramikfasern auch in einer Vielzahl von Hochtemperatur-, Dichtungs- und Hitzeschutzanwendungen eingesetzt, beispielsweise als Türdichtungen, Drehrohrofendichtungen und Ofenauskleidungen. Sie erfüllen die strengsten thermischen, mechanischen und elektrischen Leistungsanforderungen und übertreffen die Grenzen herkömmlicher Hochtemperaturtextilien wie Aramid, Kohlenstoff, Quarz und Glas. Sie sind außerdem oxidationsbeständig, chemisch inert, leicht, flexibel, schwer entflammbar und bei hohen Temperaturen elektrisch isolierend.

Ofenauskleidungen

Keramikfasern verhindern die Erosion von keramischen Fasermodulen. Dies trägt zur Verringerung von Staub bei, der die Produkte verunreinigen und ein Problem für die Bediener und das Personal in der Nähe darstellen kann. Die Verringerung der Erosion von Isolationsstrukturen kann auch dazu beitragen, Wartungskosten und -zeiten zu reduzieren.

Moderne Verbundwerkstoffe

Keramikfasern leisten einen wesentlichen Beitrag dazu, innovative Ceramic Matrix Composites (CMC) mit herausragenden Eigenschaften zu entwickeln und in Serienproduktion herzustellen. Sie weisen höchste Bruchfestigkeiten selbst unter hohen thermischen und mechanischen Belastungen auf und sind damit monolithischen Keramiken deutlich überlegen. Mit CMC lassen sich auch anspruchsvolle Spezialanwendungen bis hin zu Keramikblech realisieren.

Herstellung von Keramikfasern

Keramikfasern werden mittels Sol-Gel Verfahren aus kontinuierlichen polykristallinen Aluminiumoxidfasern hergestellt. Zu ihren wesentlichen Vorteilen zählen die ausgezeichnete Dimensionsstabilität, die hervorragende Temperaturwechselbeständigkeit, eine niedrige Wärmeleitfähigkeit sowie nicht hygroskopische Eigenschaften. Die Hochleistungswerkstoffe werden somit höchsten thermischen, mechanischen und elektrischen Leistungsanforderungen gerecht. Sie behalten ihre Flexibilität auch bei Dauertemperaturen von bis zu 1.370 °C.

Vielfältige Verarbeitungsmöglichkeiten

Aufgrund der kontinuierlichen Form, der hohen Festigkeit und der Flexibilität der Aluminiumoxidfasern können die Keramikfasern mit herkömmlichen Textilverfahren verarbeitet sowie in Form von Rovings, Garnen, Nähfäden, Geweben, Bändern und Flechtschläuchen in der industriellen Produktion verwendet werden – von Petrochemie über die Luftfahrt bis zur Entwicklung von endlosfaserverstärkten Verbundwerkstoffen.