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Additive manufacturing of ceramic matrix composites based on carbon fiber reinforced PEEK by material extrusion technology : Design based deformation mechanisms

DOI zum Zitieren der Version auf EPub Bayreuth: https://doi.org/10.15495/EPub_UBT_00009411
URN zum Zitieren der Version auf EPub Bayreuth: urn:nbn:de:bvb:703-epub-9411-8

Titelangaben

Freudenberg, Wolfgang ; Werner, Felix ; Friedel, Max ; Langhof, Nico ; Ruckdäschel, Holger ; Schafföner, Stefan:
Additive manufacturing of ceramic matrix composites based on carbon fiber reinforced PEEK by material extrusion technology : Design based deformation mechanisms.
In: Open Ceramics. Bd. 26 (1 Juni 2026) . - 100973.
ISSN 2666-5395
DOI der Verlagsversion: https://doi.org/10.1016/j.oceram.2026.100973

Volltext

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Format: PDF
Name: 1-s2.0-S2666539526000660-main.pdf
Version: Veröffentlichte Version
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Angaben zu Projekten

Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
Entwicklung und Charakterisierung additiv gefertigter thermoplast-basierter kurz- und endlosfaserverstärker C/C-SiC Verbundkeramiken
461938713
Open Access Publizieren
Ohne Angabe

Projektfinanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Abstract

This study explores the deformation mechanisms during the fabrication of carbon fiber reinforced ceramic matrix composites (CMC) using a modified liquid silicon infiltration (LSI) process. Starting from additively manufactured carbon fiber reinforced polymers (CFRP) components based on carbon fiber reinforced polyetheretherketone (CF-PEEK). The processing included thermal crosslinking, pyrolysis, and silicon infiltration. A gear wheel geometry was used to evaluate deformation effects to define four shape stability criteria and finally to predict the deformations. Key factors influencing deformation were identified, including anisotropic fiber orientation, infill density, and thermal crosslinking efficiency. Three distinct deformation categories were determined: unavoidable shrinkage-induced deformation, distortion due to internal stress, and severe shape loss caused by insufficient gas release during pyrolysis. Finite element simulations qualitatively predicted and correlated the deformation behavior with the experimental results. The study demonstrated how optimized slicing strategies and controlled processing can minimize deformation, enabling more reliable and reproducible near-net-shape manufacturing of complex CMC components.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Keywords: Additive manufacturing (AM); Material extrusion (MEX); Process-induced deformation
Themengebiete aus DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Keramische Werkstoffe > Lehrstuhl Keramische Werkstoffe - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stefan Schafföner
Profilfelder > Advanced Fields > Hochdruck- und Hochtemperaturforschung
Research Networks > Materials and Energy
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Keramische Werkstoffe
Profilfelder
Profilfelder > Advanced Fields
Research Networks
Sprache: Englisch
Titel an der UBT entstanden: Ja
URN: urn:nbn:de:bvb:703-epub-9411-8
Eingestellt am: 23 Jun 2026 13:28
Letzte Änderung: 23 Jun 2026 14:24
URI: https://epub.uni-bayreuth.de/id/eprint/9411

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