Ziel der Entwicklung

Die Hochtemperatureigenschaften von Keramiken konnten bislang nicht vollständig genutzt werden, da geeignete Filgekonzepte fehlten. Es bestand ein Bedarf an der Weiterentwicklung von elektrisch isolierenden Zusatzwerkstoffen (Glaslote) sowie der Ermittlung der Wechselwirkungen zwischen den unterschiedlichen Lötprozessen und den daraus resultierenden Verbundeigenschaften, um das Fügen wissenschaftlich und verfahrenstechnisch abgesichert anbieten zu können.
Im Rahmen des Vorhabens wurde auch die Applikation der Glaslotpasten mit definierten Schichtdicken untersucht und bewertet. Im Mittelpunkt stand dabei unter anderem das Auftrags- und Fließverhalten unter Temperatureinwirkung.
Wesentliches Zielkriterium war die Herstellung homogener, rissfreier und mechanisch ausreichend fester Glaslotverbindungen artgleicher Keramiken. Die Modifizierung der Glaslote erfolgte unter dem Aspekt einer gezielten Einstellung der Eigenschaftskennwerte, beispielsweise der Anpassung der thermischen Längenausdehnungskoeffizienten des Benetzungsvermögens auf Keramikoberflächen und in der Evaluierung der Lötprozesse selbst.

Vorteile und Lösungen

Oxid- und Nichtoxidkeramiken werden in technischen Systemen oder als Funktionswerkstoff immer häufiger angewendet. Diese Werkstoffe zeichnen sich durch Eigenschaften wie Hochtemperaturbelastbarkeit und Festigkeit aus und sind als Substitutionswerkstoffe gegenüber Metalle und Gläser gefragt. Voraussetzung hierzu sind jedoch Systemlösungen zum Fügen, um komplexe Bauteile herzustellen. Im Vorhaben wurden Lötverfahren zum Erzeugen von linienförmigen Verbindungen (Laserstrahllöten) und flächigen Verbindungen (Ofenlöten) dahingehend qualifiziert, dass eine Umsetzung in Unternehmen direkt im Anschluss erfolgen kann.
Ein deutlicher Kundennutzen wird vorrangig in Anwendungsbereichen der Vakuumtechnik für Luft- und Raumfahrtapplikationen, in der Entwicklung von vakuumdichten Baugruppen neuartiger Lasergenerationen, Sensorlechnik für Hochtemperaturmessungen oder Abgastechnik, metallfreie Wärmetauscher oder in der Kyrotechnik gesehen.
Ein weiterer Vorteil besteht in der entwickelten Herstellungstechnologie, welche eine vergleichsweise kostengünstige Fertigung gestattet. Dies trägt wesentlich dazu bei, dass die Umsetzung in produktspezifischen Anwendungen und in der Erschließung neuer Märkte wirtschaftlich effizient erfolgen kann.

Zielgruppe und Zielmarkt

Mit der abgeschlossenen Entwicklung stehen anwendungsorientierte und technisch qualifizierte Fügeverfahrenskonzepte zur Verfügung.
Durch die Entwicklung modifizierter Glaslote und durch die Erarbeitung von Prozess- beziehungsweise Fügestrategien können kundenspezifischen Anforderungen bearbeitet werden. Neben stofflich gleichen Werkstoffverbunden wurde die Basis geschaffen, die gewonnen Ergebnisse auf weitere Werkstoffkombinationen zu übetragen, beispielsweise auf Metall/ Keramik-Verbindungen.
Es wird deshalb davon ausgegangen, dass nach einer kurzen Überleitungsphase die Serienreife hergestellt und eine erfolgreiche Vermarktung erfolgen kann. Verschiedene Kooperationspartner haben bereits Interesse an Glaslotverbindungen bekundet und erste Applikationsmuster werden dezeit getestet.