1. Einführung/ Definition

Question 1

Welches sind die jeweiligen Rohstoffe der drei Keramikbranchen?

Answer 1

• Silicathkeramik
(natürliche Rohstoffe)

• Feuerfest
(natürliche/ synthetische Werkstoffe)

• Hochleistungskeramik
(synthetische Werkstoffe)

Question 2

Wie sehen die Gefüge der Silikatkeramik, der feuerfesten Werkstoffe und der Hochleistungskeramik prinzipiell aus?

Answer 2

• Silicatkeramik:
heterogen, porös, Korngröße wenig relevant

• Feuerfest:
heterogen, 15-17vol% Porosität, sehr grobkörnig

• Hochleistungskeramik:
extrem homogen, Porosität und Korngröße auf
Anwendungsfall zugeschnitten

Question 3

Welche Stückzahlen werden jeweils pro Muster/Werk und Jahr hergestellt?

Answer 3

• 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) -&raquo_space; 1 Mio Stück
(Elektronikkomponenten)

Question 4

Welche Qualitäten an Rohstoffen (Reinheit, Feinheit…) sind erforderlich?

Answer 4

• 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)

Question 5

Wie steht es mit der Wertschöpfung?

Answer 5

• 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)

Question 6

Wie schätzen Sie den Standort Deutschland/Westeuropa für diese Branchen ein? Wo gibt es steigende, wo stagnierende, wo fallende Umsatzzahlen? Warum ?

Answer 6

• 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

Question 7

Gibt es „Grauzonen“ zwischen den drei Branchen? Wo würden Sie die Zündkerze zuordnen? Welche High-Tech-Funktionsteile gibt es im Bereich Feuerfest?

Answer 7

• 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.

Question 8

Wie hat die Entwicklung der Keramik die anderen Technologien (Elektrotechnik, Stahlerzeugung, technische Chemie) beeinflusst?

Answer 8

• 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

Question 9

Warum gibt es heute kaum noch keramische Isolatoren? Und wenn ja, für welche Einsatzfälle ?

Answer 9

• Kunststoffe sind leichter, besser, dünnwandiger, billiger und zuverlässiger in der Herstellung;
• Ausnahme: Hochspannungsbereich, hier Glas als Konkurrenz

Question 10

Welche Branchen erschließen sich durch keramische Werkstoffe gerade völlig neu?

Answer 10

• Energietechnik
(Sensorik)

• Medizintechnik
(Implantate)

Question 11

Nennen Sie einige keramische Bauteile für die Energietechnik.

Answer 11

• Brennkammer für Gasturbine
• Kacheln für Müllverbrennungsanlagen
• Heizungen

Question 12

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?

Answer 12

• 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…)

Question 13

Chemische Eigenschaften von Kermaik

Answer 13

• chemische Bindung aus Metallen und Halb-/ Nichtmetallen

* sehr starke Bindung