Material gesucht

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

Hallo Ihr Lieben,

ich suche derzeit ein Material, welches

  • Temperaturen bis 1000°C locker standhält (Einsatz im offenen Feuer),
  • dabei formstabil bleibt und
  • temperaturwechselbeständig und auch
  • relativ gut wärmeleitend ist. Weiterhin sollte es
  • nicht porös sein sondern eine dichte, glatte Oberfläche zur leichten Reinigung besitzen. Es sollte ein
  • geringes spezifisches Gewicht haben möglichst nicht über 3g/cm³ (also kein Gusseisen). Dann ist es wichtig, dass es
  • nahrungsmitteltauglich ist. D.h. es sollte z.b. nix ausgasen oder abbröckeln etc. Selbst nicht bei hohen Einsatztemperaturen.
    Außerdem ist es wichtig, dass es möglichst
  • nicht spröde ist. (Bei Fall nicht sofort kaputt geht.)
    Und es sollte
    -optisch und haptisch ansprechend sein.

Könnt Ihr mir da helfen? Gibt es vielleicht ein Metall, dass die hohen Temps mitmacht und formstabil bleibt?

Kennt zudem jemand die Eigenschaften von Ferrosilizium? Außer einer Zusammensetzungsbeschreibung bin ich im Netz leider nicht fündig geworden.

Vielen Dank schon einmal für Eure Hilfe,
ich hoffe, Euch fällt was ein.

Liebe Grüße,
Andrea

#2

Hallo Du Liebe,

ich suche derzeit ein Material,

…

Könnt Ihr mir da helfen? Gibt es vielleicht ein Metall, dass
die hohen Temps mitmacht und formstabil bleibt?

Das ist ja eine schön lange Liste mit Eigenschaften :wink:
Wobei ich den Preis vermisst habe, (darf natürlich nicht viel kosten :wink:

Wenn man die Sprödigkeit und das Zerdeppern rausnimmt, spricht vieles für keramische Werkstoffe.
Ob es bruchsichere Keramiken gibt, kann ich nicht genau sagen, aber dann wäre es sicher ein geeignetes Material.

Graphit ist ev. auch möglich, es gibt da einiges an, das auch nicht so übel abfärbt.

Was vielleicht noch in Betracht kommt, wäre Titan, aber das ist schon etwas schwerer als Deine Vorstellung. Allerdings ist es auch recht fest, sodaß es vielleicht dünner verarbeitet werden kann.

Kennt zudem jemand die Eigenschaften von Ferrosilizium? Außer
einer Zusammensetzungsbeschreibung bin ich im Netz leider
nicht fündig geworden.

Das hier kennst Du?
http://de.wikipedia.org/wiki/Ferrosilizium
http://www.steel.lt/ferrosilizium_de.htm

Gandalf

#3

Hallo!

Das ist ja eine schön lange Liste mit Eigenschaften :wink:
Wobei ich den Preis vermisst habe, (darf natürlich nicht viel
kosten :wink:

Wenn man die Sprödigkeit und das Zerdeppern rausnimmt, spricht
vieles für keramische Werkstoffe.

Dagegen spricht außerdem die schlechte Wärmeleitfähigkeit.

Graphit ist ev. auch möglich, es gibt da einiges an, das auch
nicht so übel abfärbt.

Einsatz im offenen Feuer??? (Naja, von „nicht brennbar“ stand ja nix in der Wunschliste).
Graphit ist zwar nicht giftig, aber als „lebensmittelecht“ würde ich es jetzt auch nicht gerade bezeichnen.

Was vielleicht noch in Betracht kommt, wäre Titan, aber das
ist schon etwas schwerer als Deine Vorstellung.

Das wäre auch meine erste Wahl gewesen.
Wenn man Kompromisse bei der Hitzebeständigkeit eingehen kann und viel Wert auf gute Wärmeleitfähigkeit legt, wäre Aluminium auch eine Möglichkeit.

Wofür brauchst Du es denn? Für mich hört es sich so an, als wolltest Du einen Kochtopf bauen…

Michael

#4

Moin,

ich suche derzeit ein Material, welches

  • Temperaturen bis 1000°C locker standhält (Einsatz im offenen
    Feuer),
  • dabei formstabil bleibt und
  • temperaturwechselbeständig und auch
  • relativ gut wärmeleitend ist. Weiterhin sollte es
  • nicht porös sein sondern eine dichte, glatte Oberfläche zur
    leichten Reinigung besitzen. Es sollte ein
  • geringes spezifisches Gewicht haben möglichst nicht über
    3g/cm³ (also kein Gusseisen). Dann ist es wichtig, dass es
  • nahrungsmitteltauglich ist. D.h. es sollte z.b. nix ausgasen
    oder abbröckeln etc. Selbst nicht bei hohen
    Einsatztemperaturen.
    Außerdem ist es wichtig, dass es möglichst
  • nicht spröde ist. (Bei Fall nicht sofort kaputt geht.)
    Und es sollte
    -optisch und haptisch ansprechend sein.

Diamant sollte alle Deine Vorstellungen erfüllen :smile:.

Die 1000°C machen alle Metalle, die in Frage kommen, unmöglich. Bis 300°C kein Problem.

Es gibt auch Keramiken, die nich all zu spröde sind - allerdings sind sie meist auch keine guten Wärmeleiter.
Oder bspw. sowas wie Korund - äußerst zäh, äußerst temperaturbeständig, bescheiden zu verarbeiten - und auch kein sehr guter Wärmeleiter. Vermutlich wirst Du beim Gewicht ODER der Wärmeleitfähigkeit ODER der Höchsttemperatur Abstriche machen müssen…
Dann tun es viele Metalloxide oder Gesteine oder (Leicht-)metalle.

Gruß,
Ingo

#5

Hi,

ich selbst bin kein Werstoffexperte, aber die Parameter sind fürchte ich so „schwammig“, dass treffende Aussagen nur schwer zu machen sind.

Was heißt für dich „Temperaturen bis 1000°C locker standhält“?
Wie lange bleibt das Material dieser Temperatur ausgesetzt, sprich auf welche Temperatur erhitzt es sich?
Wird das Material bei diesen Temperaturen belastet? Wenn ja, wie?

Zum Thema Temperaturwechselbeständigkeit wäre es denke ich noch hilfreich zu wissen, wie schnell die Temperaturwechsel erfolgen. Wird das Material abgeschreckt, oder kühlt es langsam ab?

Bei so hohen Temperaturen ist zudem noch die Reaktion mit Luft zu beachten, Titan ließe sich wohl nur in einer Schutzatmosphäre sinnvoll verwenden.
Und Diamanten zu verbrennen wäre wirklich schade *g*

Technische Keramik ist zumindest das einzige Material von dem ich wüsste, das in der Lage wäre an Luft solche Temperaturen anhaltend zu verkraften. Wie relevant ist denn die Wärmeleitfähigkeit?

m.f.G.
Schigum

#6

Das Material brauch ich für einen tragbaren Ofen mit dem man im offenen Feuer kochen kann. […]. Momentan ist der Ofen aus technischer Keramik, Siliziumcarbid. Eigentlich ganz super (ist sogar wärmeleitend), jedoch mit zwei entscheidenden Nachteilen: 1. spröde. Da der Ofen mobil und tragbar draußen überall eingesetzt werden soll ist die Bruchwahrscheinlichkeit sehr hoch. Wenn der umfällt auf Steinfußboden ist der Matsch. Ist auch leidlich schon passiert. 2. ist das Material sehr teuer. Schon allein 50,- Euro pro Kilo Materialpreis, noch ganz ohne Herstellungskosten. Das macht den Ofen extrem preisintensiv und wenn er dann auch noch zu Bruch geht… hmmm… Deshalb suche ich nach Alternativen. Bisher noch keine gefunden. Komm ja aus der Keramik und kenn mich mit anderen Materialien nicht so gut aus. So frage ich mich, ob es vielleicht ein Metall gibt in einer besonderen Zusammensetzung, dass die Hitze mitmacht?

Ferrosilizium wurde mir erst gestern als Möglichkeit genannt. Doch ohne genaue Angaben. Seitdem suche ich nach allgemeinen Eigenschaften von dem Material, die vielleicht in meine „Wunschliste“ passen. Klingt wirklich wie der Brief an den Weihnachtsmann. Jedoch kann ich mir nicht vorstellen, dass es da gar nichts geben soll, was nicht auch noch die letzten beiden Kriterien erfüllt. Mit dem Preis ist so ne Sache. Wenn der sich in dem Rahmen bewegt, aber der Ofen dadurch nicht gleich kaputt geht, dann darf er bei dem Mehrgewinn ruhig Luxusartikel bleiben.

Viele Grüße,
Andrea

Team: auf Wunsch der Autorin Link entfernt

#7

Hallo Schigum,

Was heißt für dich „Temperaturen bis 1000°C locker standhält“?

ich habe erfahren, dass ein Lagerfeuer, worin das Material in Form eines Ofens in Einsatz kommt, bis zu 1000°C schon gut erreichen kann, mit dem richtigen Holz und Wind… Somit sollte das Material nicht gleich den Schmelzpunkt kurz über 1000°C haben.

Wie lange bleibt das Material dieser Temperatur ausgesetzt,
sprich auf welche Temperatur erhitzt es sich?

Es wird mehrere Stunden im Feuer verweilen. Die Temperatur? Hmm… Das ist wohl recht unterschiedlich und abhängig von der Größe des flammenden Feuers. Es liegt ja z.B. auch zur einen Hälfte im und zur anderen Hälfte ausserhalb des Feuers. Somit ist die Erhitzung auch unterschiedlich.

Wird das Material bei diesen Temperaturen belastet? Wenn ja,
wie?

Es erfährt eigentlich keinerlei Belastung, wie Druck etc. Es liegt einfach nur im Feuer und ermöglicht, dass das Essen im Inneren gar wird.

Zum Thema Temperaturwechselbeständigkeit wäre es denke ich
noch hilfreich zu wissen, wie schnell die Temperaturwechsel
erfolgen. Wird das Material abgeschreckt, oder kühlt es
langsam ab?

Hierbei denke ich gerade an plötzlichen Regen oder an den Notfall, wo Feuer mit einem Eimer Wasser gelöscht werden muss. Den Regen sollte das Material dabei auf alle Fälle überleben.

Bei so hohen Temperaturen ist zudem noch die Reaktion mit Luft
zu beachten, Titan ließe sich wohl nur in einer
Schutzatmosphäre sinnvoll verwenden.
Und Diamanten zu verbrennen wäre wirklich schade *g*

Wozu reagiert denn z.B. Titan mit Sauerstoff bei hohen Temps? Zu etwas nicht nahrungstaugliches?

Technische Keramik ist zumindest das einzige Material von dem
ich wüsste, das in der Lage wäre an Luft solche Temperaturen
anhaltend zu verkraften. Wie relevant ist denn die
Wärmeleitfähigkeit?

Aus technischer Keramik ist der Ofen zur Zeit. Die Wärmeleitfähigkeit ist sehr gut und war auch bei Tests ganz nützlich für die Zubereitung des Essens. Jedoch ist die Frage offen, wie hoch oder wie niedrig diese (Wärmeleitfähigkeit) sein sollte.

Liebe Grüße,
Andrea

#8

Hallo Michael,

Einsatz im offenen Feuer??? (Naja, von „nicht brennbar“ stand
ja nix in der Wunschliste).
Graphit ist zwar nicht giftig, aber als „lebensmittelecht“
würde ich es jetzt auch nicht gerade bezeichnen.

Es gibt Tiegel aus Graphit (mit Ton vermischt, also wie eine H5-Bleistiftmine), die in der Dentaltechnik verwendet werden, da kann man doch von Lebensmittelechtheit ausgehen.
Feuerfest ist dieses Material zudem, Graphit zu verbrennen ist gar nicht so einfach, auch wenns reiner Kohlenstoff ist.

wäre Aluminium
auch eine Möglichkeit.

eher nicht. Alu schmilzt bei gut 900 °C und wenn das Zeug 1000 °C aushalten soll, geht es wohl nicht.

Gandalf

#9

Hi,

das macht die Sache doch schon verständlicher.

Wozu reagiert denn z.B. Titan mit Sauerstoff bei hohen Temps?
Zu etwas nicht nahrungstaugliches?

Naja, nahrungstauglich ist Titandioxid glaub ich schon, also zumindest ungiftig, allerdings ist es halt kein Titan mehr *g*
Im Prinzip ist die Schädigung die gleiche wie bei rostendem Eisen.

Aus technischer Keramik ist der Ofen zur Zeit. Die
Wärmeleitfähigkeit ist sehr gut und war auch bei Tests ganz
nützlich für die Zubereitung des Essens. Jedoch ist die Frage
offen, wie hoch oder wie niedrig diese (Wärmeleitfähigkeit)
sein sollte.

Das einzige Problem ist demnach also die Sprödigkeit der Keramik?
Hast du dich schon weiter mit keramischen Faserverbundwerkstoffen auseinandergesetzt?

m.f.G.
Schigum

#10

…
Aus technischer Keramik ist der Ofen zur Zeit. Die
Wärmeleitfähigkeit ist sehr gut und war auch bei Tests ganz
nützlich für die Zubereitung des Essens. Jedoch ist die Frage
offen, wie hoch oder wie niedrig diese (Wärmeleitfähigkeit)
sein sollte.

Liebe Grüße,
Andrea

Hallo Andrea,

„Hochtemperatur bruchsicher“ führt fast zwangsweise zu faserverstärkter Keramik. In der Keramik eingeschlossene Kohlefasern würden ja nicht verbrennen. Allerdings ist das noch Forschungsgebiet (z.B. im Automobilbau) und sprengt wohl jeden Kostenrahmen.

Irgendwie kommt mir das ganze Projekt vor wie der Versuch, ein Steinzeitproblem mit HiTech zu lösen.

Übrigens soll man z.B. Eier über offenem Feuer in einer Papiertüte mit Wasser kochen können. Ich habs noch nicht selbst probiert, aber es erscheint mir glaubwürdig, dass nasses Papier nicht verbrennt. Vielleicht muss die Hitzefestigkeit garnicht so toll sein, wenn das Material so dünn ist, dass es vom Essen wirksam gekühlt wird?

Gruss Reinhard

#11

Hi,

Wozu reagiert denn z.B. Titan mit Sauerstoff bei hohen Temps?
Zu etwas nicht nahrungstaugliches?

Naja, nahrungstauglich ist Titandioxid glaub ich schon, also
zumindest ungiftig, allerdings ist es halt kein Titan mehr *g*
Im Prinzip ist die Schädigung die gleiche wie bei rostendem
Eisen.

Giftig ist’s nicht - wenn ich mich recht entsinne, ist TiO dasjenige
Material, was in Zahnpastaverwendet wird und für den leichten
„Schmirgel-Effekt“ darin sorgt.

Gruß,
Ingo

#12

Hallo Andrea,

Vermutlich wäre das Günstigste ein rostfreier Stahl, wie er für Pfannen usw. verwendet wird. Möglicherweise ist die Form noch durch Tiefziehen herstellbar, ich weiss aber nicht wo genau die technischen Grenzen liegen.
Damit er nicht blau bis schwarz anläuft käme eine Keramik-Beschichtung (Emaile) in Frage. Wenn das Ding dann umfällt platzt höchstens etwas von der Beschichtung ab, der Ofen kann aber weiter benutzt werden.

MfG Peter(TOO)

#13

Hallo Andrea,
kann es sein, dass du in deinen Entwurf etwas (selbst)verliebt bist?
Wenn ich eine Suppe über dem Feuer koche, dann nehme ich ein Dreibein und hänge daran einen Kessel. Wenn ich auf dem Feuer etwas (an)braten möchte, nehme ich eine langstielige Pfanne.
Das kann alles auch aus Alu sein, da innen Wasser enthalten ist, so dass das Metall nicht schmelzen wird.
Mein Vorteil: Alle können zuschauen. Das passt zu einem geselligen Lagerfeuer.
Dein Entwurf ist ein kleiner Backofen. Die Temperaturen im Inneren kannst du nicht überwachen. Meinst du, dass jemand beim Lagerfeuer Backen möchte?
Dann schon eher das Stockbrot, was auf einem deiner Bilder mit dargestellt ist.
Die gewählte Verpackung sieht anfangs noch freundlich aus. Allerdings zeigt sie sehr schnell, dass beim Einsatzgebiet mit Ruß zu rechnen ist.
Grüße
Ulf

#14

Hallo Andrea,

auch wenn das Lagerfeuer Temperaturen bis 1000°C entwickeln kann, heisst das ja noch nicht, dass das der Anwendungsfall ist. Welches Nahrungsmittel kann man denn bei 1000°C für mehrere Stunden garen, ohne dass es vollständig pyrolysiert/verbrannt ist? Die Idee finde ich gut, aber ich denke rostfreier Stahl ist die sinnvollste Materialvariante und für diese Zweck ausreichend. Selbst in der Backröhre erreichst du kaum Temperaturen weit über 100°C (natürlich partiell (!) höher) wenn das Lebensmittel Wasser enthält.
Die Kartoffel in der Alufolie ist mir bisher immer eher verbrannt als dass die Aluminiumfolie (Schmelzpunkt max. 660°C) geschmolzen ist…

Also ich bin gespannt auf das Endergebnis…

Grüße aus Leipzig, Matthias

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#15

Hallo Matthias,

also das Material wird schon heißer als 100°C, da es als Schutzhülle fungiert für das eigentliche Kochgefäß. Somit ist das Material der SChutzhülle nicht im Kontakt mit Wasser. Die Alufolie schmilzt Dir ja auch nur nicht, weil sie 1. in der Glut liegt (nicht so heiß) und 2. die Kartoffel die Alufolie davon abhält zu schmelzen. Stellst Du z.B. einen ganz normalen Topf auf deinen Herd zu Hause auf die Gasflamme ohne irgendetwas reinzutun, dann hast du ganz schnell verbranntes Material. Ist Wasser drin, bleibt es um die 100°C. Deswegen ist rostfreier Stahl schwierig. Zumal dieser sich auch verzieht. Er ist nicht formstabil. Desweiteren läuft er auch noch hässlich gelb an, aber das sei erstmal dahingestellt. Hauptsache sollte es zunächst funktionieren.

Liebe Grüße aus halle,
Andrea

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#16

Hallo Ulf,

danke für die Kritik. Jedoch habe ich mir schon etwas dabei gedacht und der Ofen ist nicht einfach so mal nebenbei entstanden. Da steckt viel Beobachtung der Gesellschaft (Traditionen, Gewohnheiten, Wünsche, Anforderungen, Erwartungen, Trends etc.) drin. Der Ofen bietet schließlich eine Möglichkeit modern und zeitgerecht direkt im offenen Feuer zu kochen. Dabei steht SICHERHEIT ganz groß. Denn die Bedienung findet außerhalb des Feuers statt. Mann/Frau beugt sich nicht mehr ÜBER die Gefahrenzone (Hitze steigt nach oben) um das Essen zu kontrollieren, sondern kann ganz bequem neben dem Feuer das Essen checken. Desweiteren ist die Geselligkeit ein ganz wichtiger Punkt in dem Entwurf. Hier geht es um das gemeinsame Kochen am Feuer und dabei kann auch noch jeder nach seinem Gusto seine eigene Portion zusammenstellen. Ähnlich dem Raclette.

Zudem ist das Set tragbar und hat bereits alles inklusive für mindesten 4 Personen. Beeinhaltet den gesamten Koch- und Essprozess. Es brauchen keine Extrateller, kein Tisch, kein Besteck etc. mitgeschleppt werden. Und für alle die nicht in die Natur wollen, die können den Ofen auch in ihrer Feuerschale auf der Terrasse oder gar im Kamin bei sich in der Wohnstube einsetzen.

Aufgrund der vielen Nachfragen lasse ich den Entwurf eben noch nicht ruhen und suche weiter nach einem geeigneteren Material. Ich denke, dass würdest Du auch tun, wenn Du schon über ein Jahr Entwicklungsarbeit in das Produkt gesteckt hast und zudem die Nachfrage gar weltweit ist. Dennoch bin ich für Kritik immer dankbar. Denn nur so kann ja letztlich etwas wirklich gut werden.

Liebe Grüße,
Andrea

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#17

Hallo Peter,
danke für deine Antwort. Emaillebeschichtung kenne ich nur von alten Schüsseln. Hält das denn die Hitze aus? Ebenso untersch. Wärmeausdehnung?

LG
Andrea

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#18

Hallo Reinhard,

danke für deine Antwort.

„Hochtemperatur bruchsicher“ führt fast zwangsweise zu
faserverstärkter Keramik. In der Keramik eingeschlossene
Kohlefasern würden ja nicht verbrennen. Allerdings ist das
noch Forschungsgebiet (z.B. im Automobilbau) und sprengt wohl
jeden Kostenrahmen.

Würden die Fasern denn die Sprödigkeit der Keramik herabsetzen?

Irgendwie kommt mir das ganze Projekt vor wie der Versuch, ein
Steinzeitproblem mit HiTech zu lösen.

-) Lediglich eine Möglichkeit um sicher, einfach und zeitgerecht am offenen Feuer (Feuerschale, Lagerfeuer, Kamin) zu kochen.

Übrigens soll man z.B. Eier über offenem Feuer in einer
Papiertüte mit Wasser kochen können. Ich habs noch nicht
selbst probiert, aber es erscheint mir glaubwürdig, dass
nasses Papier nicht verbrennt. Vielleicht muss die
Hitzefestigkeit garnicht so toll sein, wenn das Material so
dünn ist, dass es vom Essen wirksam gekühlt wird?

Das würde funktionieren, wenn wie beim Kesselgulasch, der Kessel vom Essen bzw. vom darin enthaltenen Wasser „gekühlt“ wird. Jedoch ist das Material nicht in Kontakt mit solchem sondern dient als „schutzhülle“ für die eigentlichen Kochgefäße. Das ist auf der einen Seite gut, auf der anderen auch die hohe Anforderung an das Material.

Liebe Grüße,
Andrea

#19

Hallo Andrea,

Ich denke, dass würdest Du auch tun, wenn Du schon über ein
Jahr Entwicklungsarbeit in das Produkt gesteckt hast

Das ist kein Argument.

und zudem die Nachfrage gar weltweit ist.

Das dann schon. :wink:
Grüße
Ulf

#20

Hallo Schigum,

dank Dir für Deine Antwort,

Hast du dich schon weiter mit keramischen
Faserverbundwerkstoffen auseinandergesetzt?

Da bin ich gar nicht firm. Lediglich der Bereich der technischen Keramik ist mir mittlerweile bekannt durch das Projekt.

m.f.G.
Schigum