Ziele

• Aufgreifen von industriellen und wissenschaftlichen Fragestellungen auf dem Gebiet
• Erfahrungsaustausch zwischen Arbeitsgruppen und Netzwerkbildung im deutschsprachigen Raum
• Fortbildung durch den Aufbau einer deutschen/englischen Webseite mit relevanten Informationen für alle Interessenten
• Initiieren von Forschungs- und Entwicklungsvorhaben: gemeinsame Projekte von Universitäten, Forschungsinstituten und der Industrie.

FAST/SPS

Feldunterstützte Verdichtung und Syn­the­se (FAST/SPS) wird für die schnelle Herstellung unterschiedlicher Materialien angewendet. Mit Hilfe dieser Methode las­sen sich Keramiken, Metalle, Halb­lei­ter, Verbundwerkstoffe mit sehr guten Eigenschaften erzielen. Dieses komplexe Verfahren bezieht thermische, elek­tri­sche, chemische und mechanische Phä­no­me­ne mit ein. Deswegen werden ana­ly­ti­sche und numerische Modelle, ge­ziel­te experimentelle Untersuchungen, so­wie die Entwicklung neuer, in Zu­sam­men­hang mit elektrischen Feldern ste­hen­der Prozesse benötigt und sollten in Synergie entwickelt werden.

Prinzip

Bei der FAST/SPS-Anlage hingegen fließt ein gepulster Strom direkt durch die Matrize bzw. die Probe in Ab­hän­gig­keit von der elektrischen Leitfähigkeit der Komponenten. Eine signifikante Steigerung der Verdichtungsrate bei elektrisch leitenden Materialien soll durch den Einfluss des elektrischen Feldes und eines Stromflusses erzielt werden. Der kompakte Aufbau des Presswerkzeuges ermöglicht es, Heiz- und Kühlraten bis 1000 °C/min zu er­rei­chen.

Der Aufbau einer FAST/SPS-Anlage ist der einer konventionellen Heißpresse sehr ähnlich. Das zu verarbeitende Ma­te­rial wird in eine Matrize eingebracht und uniaxial gepresst. Der wohl be­deu­tend­ste Unterschied ist die Art der Wär­me­ein­brin­gung. Bei der Heißpresse sor­gen das Presswerkzeug umgebende Heiz­ele­men­te für eine Erhöhung der Temperatur.

Anwendungen

• Metalle
• Legierungen
• intermetallischen Verbindungen
• Boride, Karbide, Nitride, Silizide
• Oxide
• Verbundwerkstoffe
• Gradientenwerkstoffe

Eingesetzt wird diese Methode im allgemeinen bei Werkstoffen, die durch kon­ven­tio­nel­le Pulvermetallurgie/ Sintertechnologie nur schwer hergestellt werden können.

Anlagen im Expertenkreis

Anlagen der Firmen/Institute A-D

Anlagen der Firmen/Institute D-F

Anlagen der Firmen/ Institute F-I

Anlagen der Institute/Firmen I-T

Anlagen der Institute/Firmen T-Z

• 1
• 2
• 3

Fachliteratur

1. Booklet: Booklet FAST SPS_First Edition 2022

2. Guillon, O.; Gonzalez-Julian, J.; Dargatz, B.; Kessel, T.; Schierning, G.; Räthel, J.; Herrmann, M., "Field-Assisted Sintering Technology/ Spark Plasma Sintering: Mechanisms, Materials, and Technology Developments", Advanced Engineering Materials: 16 (7), (2014) 830–849, DOI: 10.1002/ adem.201300409.

3. Munir, Z. A.; Quach, D. V.; Ohyanagi, M., "Electric Current Activation of Sintering: A Review of the Pulsed Electric Current Sintering Process", J. Am. Ceram. Soc. 94 (2011) 1-19.

4. Garay, J.E., "Current-Activated, Pressure-Assisted Densification of Materials", Annu. Rev. Mater. Res., 40 (2010) 445-468.

5. Orrù, R.; Licheri, R.; Locci, A. M.; Cincotti, A.; Cao, G., "Consolidation/synthesis of materials by electric current activated/assisted sintering", Materials Science and Engineering: R: Reports, 63 (2009) 127-287.

6. Grasso, S.; Sakka, Y.; Maizza, G., "TOPICAL REVIEW: Electric current activated/assisted sintering (ECAS): a review of patents 1906-2008", Science and Technology of Advanced Materials, 10 (2009) 1-24.

7. Munir, Z. A.; Anselmi-Tamburini, U.; Ohyanagi, M., "The effect of electric field and pressure on the synthesis and consolidation of materials: A review of the spark plasma sintering method", J. mater. sci., 41 (2006) 763-777.

8. Kieback, B.; Trapp, J.; "Grundlegende Prozesse beim Spark Plasma Sintern", Pulvermetallurgie in Wissenschaft und Praxis, Band 27, Heimdall Verlag, 2011, ISBN 978-3-939935-70-4, 47 - 75.