Herstellung und Modellierung höherer hierarchischer Ebenen von Materialsystemen mit der Wirbelschichtgranulation

In diesem Teilprojekt werden Partikel der unteren hierarchischen Ebenen zu Partikeln der letzten hierarchischen Ebene assembliert. Dies geschieht mittels Strahlschichtgranulation, welche eine Sonderform der Wirbelschichttechnik darstellt.

Mit diesem in der Materialwissenschaft bisher wenig verwendeten Verfahren wird es möglich sein, ideal durchmischte Konfigurationen aus substrukturierten Partikeln erzeugen zu können, welche die zum anschließenden Warmpressen gewünschten Eigenschaften aufweisen. Der Herstellungsprozess wird detailliert untersucht und hinsichtlich der resultieren mechanischen Eigenschaften in enger Absprache mit den anderen TPs optimiert. Der Herstellungsprozesses in der Strahlschicht sowie die mechanischen Eigenschaften der erzeugten Granulate werden auch durch Modellierung anhand von gekoppelten CFD-DEM-Simulationen bzw. durch Entwicklung und Anwendung geeigneter viskoelastischer und elastisch-plastischer DEM-Kontaktkräfte untersucht und optimiert.

Stichworte

• Spouted Bed
• Wirbelschicht

Publikationen

• Besler, Robert and Silva, Marcel Rossetti da and Dosta, Maksym and Heinrich, Stefan and Janssen, Rolf: Discrete element simulation of metal ceramic composite materials with varying metal content. Journal of the European Ceramic Society, 2016. , DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2015.12.051
• Handge, Ulrich A. and Wolff, Michael F.H. and Abetz, Volker and Heinrich, Stefan: Viscoelastic and dielectric properties of composites of poly(vinyl butyral) and alumina particles with a high filling degree. Polymer, 82: S. 337--348, 2016. , DOI: 10.1016/j.polymer.2015.11.047
• Brandt, K. and Wolff, M.F.H. and Salikov, V. and Heinrich, S. and Schneider, G.A.: A novel method for a multi-level hierarchical composite with brick-and-mortar structure. 7 2013. , DOI: 10.1038/srep02322
• Wolff, M.F.H. and Salikov, V. and Antonyuk, S. and Heinrich, S. and Schneider, G.A.: Design and analysis of novel ultrastiff highly-filled ceramic-polymer composites prepared by spouted bed spray granulation technology. 4 2013.
• Brandt, K. and Salikov, V. and \~A–zcoban, H. and Staron, P. and Prado, L. A.S.A. and Schulte, K. and Heinrich, S. and Schneider, G. A.: Novel ceramic–polymer composites synthesized by compaction of polymer-encapsulated TiO2-nanoparticles. 12 2011. , DOI: 10.1016/j.compscitech.2011.10.001
• Wolff, M.F.H. and Salikov, V. and Antonyuk, S. and Heinrich, S. and Schneider, G.A.: Novel, highly-filled ceramic-polymer composites synthesized by a spouted bed spray granulation process. 2014.
• Wolff, M.F.H. and Antonyuk, S. and Heinrich, S. and Schneider, G.A.: Spouted bed process design for the fabrication of multifunctional composite materials. 7 2014.
• Salikov, V. and Wolff, M.F.H. and Antonyuk, S. and Heinrich, S. and Brandt, K. and Schneider, G.A.: Strahlschichtsprühgranulation und Analyse vorstrukturierter Keramik-Polymer-Komposite zur Herstellung neuartiger hierarchischer Materialien. 9 2014.
• Wolff, M.F.H. and Salikov, V. and Antonyuk, S. and Heinrich, S. and Schneider, G.A.: Three-dimensional Discrete Element Modeling of micromechanical bending tests of ceramic-polymer composite materials. 11 2013.
• Eichner, E. and Salikov, V. and Bassen, P. and Heinrich, S. and Schneider, G. A.: Using dilute spouting for fabrication of highly filled metal-polymer composite materials. Powder Technology: S. in press, 2017. , DOI: 10.1016/j.powtec.2016.12.028