Technische Keramik 3D-Druck

Herstellung feinster Bauteile in höchster Qualität bis ins kleinste Detail, bspw. komplexe Geometrien mit hoher Festigkeit und Präzision für die der Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik oder den Maschinenbau.


Leistungs- und Produktmerkmale

  • Präzise Kleinstbauteile aus technischer Keramik ab Stückzahl 1
  • Verschleißfeste 3D-Druck-Keramik Bauteile mit hervorragenden Eigenschaften
  • Komplexe Geometrien
  • Prototyping in Serienqualität
  • Additive Fertigung mittels LCM-Verfahren
  • Kurze und termingerechte Lieferung
  • Qualifizierte Beratung

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Keramik in additiver Fertigung – überzeugende Qualität bis ins kleinste Detail

Feine Bauteile bis ins kleinste Detail in höchster Qualität herzustellen war bisher sehr teuer und damit unwirtschaftlich. Die perfekte Lösung für dieses Problem sind suspensionsbasierte additive Verfahren für technische Keramik wie das Lithography based Ceramic Manufacturing (LCM). Wo herkömmliche Fertigungsmethoden an ihre Grenzen stoßen, zeigt die additive Fertigung unserer 3D-Druck-Keramik ihre Stärken. Dank des auf LCM-Technologie basierenden Verfahrens können wir Kleinstbauteile in perfekter Präzision herstellen, die konventionell nicht herstellbar sind. Darüber hinaus waren die bisherigen generativen Fertigungsmethoden nur eingeschränkt für Prototyping geeignet. Mit dem LCM-Verfahren ist es uns als Dienstleister möglich, Prototyping in Serienqualität sowie kleine und mittlere Serien herzustellen

Die Vorteile der technischen Keramik bei der Steinbach AG

Wertigkeit und Qualität von technischer Keramik mit additiver Fertigung
Wertigkeit und Qualität von technischer Keramik mit additiver Fertigung
Ab Stückzahl 1
Individuelle Beratung
Termingerechte Lieferung
Komplexe Geometrien
Individuelle Maßanfertigung
Prototyping in Serienqualität

Vorgehensweise im Lithography based Ceramic Manufacturing (LCM)

Das LCM-Verfahren ist ein mehrteiliges additives Fertigungsverfahren zum Aufbau von technischer 3D-Keramik. Additiv bedeutet, dass dreidimensionale Bauteile durch das Aneinanderfügen von Schichten hergestellt werden. Die additive Fertigung wird häufig auch 3D-Druck oder generative Fertigung genannt. Sie hat sich in den letzten Jahren als effektives Verfahren zur werkzeuglosen Herstellung komplexer Bauteile entwickelt.

Beim Lithography based Ceramic Manufacturing wird im Stereolithografieverfahren eine Suspension aus einem auf UV-Licht empfindlichen Monomerharz und einem feinkörnigen Keramikpulver anhand von CAD-Daten Schicht für Schicht zu einem Grünkörper aufgebaut. Nach jeder Schicht wird das Bauteil mit UV-Laserlicht belichtet und härtet die Suspension aufgrund der Polymerisation des Harzes aus. Die Polymermatrix dient als Binder zwischen den keramischen Partikeln und bildet das Grundgerüst des Bauteils.

Danach durchläuft der Grünkörper eine thermische Behandlung in mehreren Stufen. Beim thermischen Entbindern werden die fotosensiblen Polymere entfernt. Im Anschluss erhält das keramische Bauteil durch einen Sinterprozess seine typisch hohe Dichte.

Die entstandenen Produkte verfügen über eine glänzende und glatte Oberfläche und sind vor allem biokompatibel, hitzebeständig bis 1600°C, hart, nicht leitend, verschleißfest, lebensmittelecht und chemisch beständig.

Stärken des LCM-Verfahrens

Komplexe Geometrien in der LCM-Technologie hier am Beispiel eines Kühlkörpers
Komplexe Geometrien in der LCM-Technologie hier am Beispiel eines Kühlkörpers

Eine der großen Stärken der LCM-Technologie ist der designgetriebene Konstruktionsprozess. Mit ihm können komplexe Geometrien wie innen liegende Strukturen, Hohlräume und Hinterschneidungen realisiert werden. Außerdem verkürzt die werkzeuglose Herstellung von Bauteilen die Entwicklungs- und Produktionszeiten und ermöglicht somit eine wirtschaftliche Anfertigung von Prototypen.

Das Verfahren arbeitet besonders ressourcenschonend und sparsam, denn überschüssiges Material wird in weiteren Prozessen wiederverwendet. Darüber hinaus erlaubt es wie alle 3D-Druckverfahren eine schnelle Anpassung des CAD-Modells, ohne Werkzeuge aufwändig anpassen zu müssen.

Weitere Informationen zum Prozessablauf und Verfahren

Eigenschaften der im LCM-Verfahren hergestellten technischen 3D-Druck-Keramik

Da Keramik in vielen Aspekten robuster und leistungsstärker als andere Werkstoffe ist, wird sie häufig als Werkstoff der Zukunft bezeichnet.

Unsere additiv mit LCM-Technologie gefertigte Keramik zeichnet sich vor allem durch folgende Merkmale aus:

  • chemische Beständigkeit gegen Laugen und Säuren
  • geringe Dichte
  • wirkt isolierend
  • geringe Wärmeausdehnung
  • hohe Korrosions- und Temperaturbeständigkeit
  • hohe Härte
  • gute tribologische Eigenschaften
  • sehr verschleißfest
  • ausgezeichnet biokompatibel und dadurch in der Medizin vielfältig einsetzbar
  • hoher E-Modul bei hohen Temperaturen
  • Serienqualität
  • gasdichte Bauteile
  • glänzende und glatte Oberfläche
  • komplexe Geometrie

Eingesetzte Materialien

Das LCM-Verfahren zur Herstellung von technischer Keramik eignet sich im Grunde für alle sinterfähigen Keramikpulver. Die Steinbach AG fertigt für Sie technische 3D-Druck-Keramik aus Aluminiumoxid und Zirkonoxid.

Aluminiumoxid:

Aluminiumoxid (Al2O3) ist der am meisten verbreitete Werkstoff zur Fertigung von technischer Keramik. Mittlerweile ist das Material in zahlreichen Studien sehr gut erforscht. Es zeichnet sich vor allem durch seine hohe Härte und extreme Widerstandsfähigkeit aus. Auch aufgrund seiner Hochtemperatureigenschaften (>1600 °C) erfüllt Aluminiumoxid einen großen Teil der chemischen und mechanischen Anforderungen, die an keramische Werkstoffe gestellt werden.

Technisches Datenblatt Aluminiumoxid

Zirkonoxid:

Zirkonoxid (ZrO2) verfügt über stahlähnliche Eigenschaften und eine große Zähigkeit, während es eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Aufgrund seiner guten tribologischen Eigenschaften eignet sich das Material zum Einsatz in der Medizin, zum Beispiel für medizinischen Instrumente. Ebenso sind Gleitelemente im Bereich der Technik aus diesem Material möglich.

Technisches Datenblatt Zirkonoxid

Erfahren Sie hier mehr zu den Materialien

3D-Druck-Keramik in der Anwendung

Keramik 3D-Druck - Musterstück einer Plasmadüse
Keramik 3D-Druck - Musterstück einer Plasmadüse

Mit dem additiven LCM-Verfahren ist es möglich, komplexe Geometrien für Hochleistungskeramik im Bereich Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und Maschinenbau mit hoher Festigkeit und Präzision in Einzelfertigung und kleinen bis mittleren Serienstückzahlen herzustellen.

Ein gängiges Einsatzgebiet ist zum Beispiel die Hochtemperaturtechnik. Hier müssen Werkstoffe hohe Temperaturen bis weit über 1000°C standhalten, ohne zu ermüden oder Verzug zu zeigen. Auch die Anwendung im Leichtbau wird durch den hohen Härtegrad und durch das vergleichsweise geringe Gewicht der 3D-Keramiken unterstützt. Ebenso finden keramische Werkstoffe in der Medizintechnik Anwendung, da sich hier große Potenziale hinsichtlich ihrer Biokompatibilität und Lebensmittelechtheit ergeben.

Wir bieten unsere Kompetenz im Bereich der additiven Fertigung technischer Keramik in 3D-Druck branchenübergreifend an, zum Beispiel für:

  • Analysetechnik
  • Plasmatechnik
  • Raumfahrt
  • Medizintechnik
  • Mikroelektronik
  • Luftfahrt
  • thermische Analytik
  • Mikroreaktoren
  • korrosionsresistente Teile für die chemische Industrie

Maßgeschneiderte Lösungen für Sie

Ab der Losgröße 1 produzieren wir für Sie nach Ihren individuellen Wünschen im additiven Verfahren Ihre Einzelteilfertigung oder Ihren Prototyp. Ebenso sind Serienstückzahlen möglich. Wir beraten Sie dabei gerne, welches Keramikmaterial für Ihre Anwendung am besten geeignet ist. Gleichzeitig übernehmen wir die Entwicklung eines für Sie optimierten CAD-Modells oder eine Computersimulation Ihrer gewünschten Bauteile. Auch mehrere Varianten eines Bauteils sind möglich. Rufen Sie uns an oder schreiben Sie uns eine E-Mail. Wir beraten Sie gerne gründlich zu unserem Leistungsportfolio und unseren maßgeschneiderten Lösungen. Wir freuen uns schon auf Sie!

Haben Sie Fragen zu unserem Produkt? Wir beraten Sie gerne ausführlich dazu.

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