Keramik 3D-Druck
Das Verfahren
Das Lithography-based Ceramic Manufacturing (LCM) ist ein komplexes 3D-Druck-Verfahren, wobei es sich um ein mehrteiliges additives Fertigungsverfahren zum Aufbau von 3D-Objekten aus technischer Keramik handelt. Es besteht aus mehreren Schritten, bei denen aus feinem Keramikpulver und einem UV-empfindlichen Monomer mithilfe der Stereolithographie Schicht für Schicht ein sogenannter Grünkörper oder Grünling aufgebaut wird. Dieser wird dann mittels DLP-Projektor ausgehärtet und anschließend einer mehrstufigen thermischen Behandlung bei hohen Temperaturen von bis zu 1.600 Grad Celsius unterzogen. Durch einen finalen Sintervorgang erhält das 3D Bauteil die für Keramik typische Eigenschaften.
Vorteile
- Hochpräzise Bauteile mit außergewöhnlich glatter Oberfläche
- Resistenz gegen Säure, Lauge und Hitze
- Hoher E-Modul bei hohen Temperaturen
- Gute elektrische Isolationseigenschaften
- Gasdichter Werkstoff
- Vielfältige Einsatzmöglichkeiten durch Biokompatibilität
- Rentabel auch für die Einzelteilfertigung dank werkzeugloser Herstellung in kürzester Zeit
- Werkstücke in Serienqualität
- Große Designfreiheit in der Konstruktion
Materialien
Keramik-Objekte zeichnen sich durch ihr ausgezeichnetes thermisches und elektrisches Isolationsvermögen sowie die hohe Temperaturbeständigkeit aus. Die LCM-Technologie ist in der Lage hochpräzise 3D-Objekte mit glatter Oberfläche aus Keramik anzufertigen, so lassen sich sogar komplexe Kleinstbauteile herstellen.
Mehr ErfahrenAluminiumoxid
Eigenschaften
Aluminiumoxid (Al2O3 99.9%) ist am meisten verbreiteter Werkstoff der technischen Keramik und zeichnet sich durch extreme Widerstandsfähigkeit aus. Mit seinem außergewöhnlichen Härtegrad und der Resistenz gegen hohe Temperaturen (>1600°C) erfüllt der keramische Werkstoff eine Vielzahl von mechanischen und chemischen Anforderungen.
Farbe | weiß |
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Haptik | glatt |
Zirkonoxid*
Eigenschaften
Wegen seiner zähen Beschaffenheit wird Zirkonoxid (ZrO2 mit 3 mol-% Y2O3)auch als „keramischer Stahl“ bezeichnet. Zugleich weist dieser Werkstoff eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Durch Dotieren, beispielsweise mit Y2O3, lassen sich variable Eigenschaften für vielfältige Einsatzgebiete erzielen. Die Dotierung mit Y2O3 verleiht ZrO2 seine finalen Eigenschaften der Zähigkeit.
*Nur auf Anfrage lieferbar.
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Haptik | glatt |
Keramik 3D-Druck in der Anwendung
Die LCM-Technologie ermöglicht die additive Fertigung von technischer Keramik mit hoher Festigkeit und Präzision. Selbst Kleinstbauteile mit komplexen Geometrien lassen sich mithilfe des Verfahrens detailliert ausformen. Die direkt aus den 3D-Daten erzeugten Objekte weisen dabei die gleichen Materialeigenschaften auf wie herkömmlich produzierte Keramikprodukte, wodurch sich eine Fülle von Anwendungsmöglichkeiten ergibt.
Leistungsstarker Metall-Ersatz
In vielen Bereichen, in denen lange Zeit auf Metalle gesetzt wurde, sind heute keramische Werkstoffe auf dem Vormarsch. Grund dafür sind neben den neuen technischen Möglichkeiten die positiven Eigenschaften des Materials, die von zahlreichen Branchen geschätzt werden. Hervorzuheben sind hier etwa die ausgezeichnete Temperaturbeständigkeit, das gute thermische und elektrische Isolationsvermögen sowie die hohe mechanische Verschleißfestigkeit.
Beständig gegen Hitze und mechanische Belastung
Ein gängiges Einsatzfeld ist die Hochtemperaturtechnik, bei der Werkstoffe Temperaturen bis weit über 1.000 °C ohne Verzug oder Ermüdung standhalten müssen. Auch im modernen Fahrzeug- und Automobilbau kommt technische Keramik vermehrt zur Anwendung und unterstützt mit ihrem hohen Härtegrad bei vergleichsweise geringem Gewicht beispielsweise den Trend zum Leichtbau. Häufigen Einsatz finden keramische Werkstoffe zudem in der Medizintechnik. Hier ergeben sich große Potenziale insbesondere durch die Lebensmittelechtheit und Biokompatibilität.
Funktionsorientiertes Design
Der konstruktiven Freiheit sind bei der additiven Fertigung keramischer Bauteile kaum Grenzen gesetzt. Sowohl funktionstüchtige Prototypen, zum Beispiel für erste Produkttests, als auch qualitativ hochwertige Kleinserien (Rapid Manufacturing) lassen sich in hoher Komplexität herstellen. Das Design kann sich dabei in erster Linie an der angestrebten Funktionalität des Produkts orientieren, da die Einschränkungen herkömmlicher Formgebungsverfahren bei der werkzeuglosen Methode entfallen.
Technische Informationen
- Wanddicken ab 0,1 mm bis 4 mm
- Bauteile bis 81,9 mm x 51,4 mm x 156,8 mm können in einem Stück hergestellt werden
- Pixelauflösung des Grünkörpers 40 x 40 µ und 25 µ Schichtstärke
- Ra-Wert bis zu 0,4 µm
- Toleranzen: max. 0,1 mm
Einschränkungen
- Begrenzte geometrische Freiheit, da Stützstruktur entfernbar sein muss
- Begrenzte maximale Wandstärken aufgrund thermischer Prozesse