Sie suchen nach Herstellungsverfahren für spezielle Geometrien aus Keramik

Spezielle Anwendungen für den Einsatz keramischer Bauteile beispielsweise im Sonder- oder Spezialmaschinenbau können sehr spezielle Anforderungen an die Geometrie des Bauteils mit sich bringen. Hier stoßen herkömmliche Fertigungsverfahren für Keramik schon bei der Formgebung an ihre Grenzen. Auch die Nachbearbeitung beispielsweise durch Fräsen kann hier nur begrenzt weiterhelfen. 3D-Druck hat dann große Problemlösungspotenziale.

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Wenn Sie nach alternativen Materialien für komplexe Bauteile suchen, dann können folgende Eigenschaften von Keramiken für Sie interessant sein:

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• Härte und Verschleißfestigkeit

• Isolierfähigkeit gegen Wärme und/oder Elektrizität

• Leichtigkeit

• Hochtemperaturbeständigkeit

Designfreiheit beim Keramikdruck ist unser Ziel

Keramik ist unsere Leidenschaft und unsere wichtigste Ressource ist das Materialwissen über sie.

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Dabei haben wir das Ziel der Herstellung von Keramik neue Formen und Anwendungen durch größere Designfreiheit und zuverlässigere Druckergebnisse zu ermöglichen.

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​​Früher hieß es: Vermeide die Nutzung von Keramik wo möglich, nutze sie nur wo nötig.

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Dank unseres 3D-Druckverfahrens soll es heißen: Nutze die Keramik wo möglich, meide sie nur wenn nötig.

Das Gründerteam

Unsere Wurzeln liegen in der Forschungsgruppe, die den von uns verwendeten 3D-Druckprozess entwickelt hat.

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Quelle aller Bilder: BAM

Dipl.-Ing. Jörg Lüchtenborg

Jörg ist Werkstoff-wissenschaftler und Fachmann für den 3D-Druck von Keramik.

MSc. Boris Agea Blanco

Boris ist Chemieingenieur und Materialwissenschaftler. Er entwickelt das Verfahren weiter.

MSc. Sebastian Walzel

Sebastian ist Betriebswirt. Er soll die geschäftlichen Potenziale der Technologie heben.

MSc. Jinchun Chi

Jinchun ist Maschinenbauer. Er entwirft die Maschinenkonzepte für das Verfahren.

Unsere Erfolge

Erster Platz beim Businessplan-Wettbewerb Berlin-Brandenburg 2020 in der Rubrik BPW Canvas

Zweiter Platz beim Pitch-Contest des AdMaCamp 2020 (ab 1:15:30)

Gewinner des Sonnenberg Harrison IP Prize auf der AdMaCom 2020 (Pitch ab 0:14:44)

Was wir bewegen können

Evaluieren Sie mit uns, wie unser 3D-Druckverfahren Lagenweise Schlickerdeposition (kurz LSD) den 3D-Druck für technische Keramik für Sie nutzbar machen kann. Nutzen Sie unser Verfahren für Ihre Anwendungen.

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LSD ist kosteneffizienter, zuverlässiger und produktiver als Konkurrenzverfahren im Bereich des 3D-Drucks von Keramik. Dabei erfüllen die Bauteile höchste Qualitätsansprüche.

Die Performance-Matrix für additive Fertigungsverfahren im KEramikbereich

Die Lagenweise Schlickerdeposition (LSD)

LSD kann alle gängigen Keramiken drucken:

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• Aluminiumoxid

• Zirkonoxid

• Siliziumcarbid

• Porzellan

Beispiele:

Porzellanturm

Porzellan-Elfendorf mit schneebedeckten Dächern

Zähne aus Aluminiumoxid

Siliziumcarbid-Grünkörper

Testkörper für Aluminiumoxid

Weiterführendes zum 3D-Druck von Keramik

Was kann Keramik leisten und was sind ihre Herausforderungen?

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Keramik ist eine Werkstoffklasse wie Metalle und Polymere. Definiert als nichtmetallischer, anorganischer Werkstoff, verschieben keramische Bauteile die Grenzen des technisch Machbaren. Sie ermöglichen durch ihren Einsatz höhere Prozesstemperaturen, sind beständiger gegen Säuren und Laugen, sorgen wegen niedrigerem Verschließ für geringeren Wartungs- und Reparaturaufwand und gehören zu den härtesten Werkstoffen. Wichtige Keramiksorten sind Aluminiumoxid, Zirkonoxid und Siliziumcarbid. Porzellan ist auch eine Keramik, aber gehört im Allgemeinen nicht zu den Hochleistungskeramiken. 

Die tollen Eigenschaften von den drei genannten Hochleistungskeramiken haben aber ihren Preis. Keramik ist ein eigensinniger Werkstoff, der nur von Materialexperten wirklich beherrscht werden kann. Die große Herausforderung liegt dabei in der Sinterung (dem Backen) im Ofen. Die Formgebung der Keramikteile erzeugt nämlich nur einen sog. Grünkörper, der noch nicht über die angestrebten Eigenschaten des keramischen Endproduktes verfügt. Erst durch diesen letzten Prozessschritt des Backens erhält die Keramik ihre finalen Eigenschaften. Dabei kommt es bei den meisten Keramikarten zu einer produktionstechnisch unerfreulichen Schrumpfung während der Sinterung, die zu allem Überfluss auch noch unterschiedlich stark in verschiedene Richtungen ausfällt. Das macht ihren Einsatz gerade auch in der Produktion herausfordernd, da die Einhaltung von Fehlertoleranzen dort über alle Maßen wichtig sind.

​Warum dann 3D-Druck von Keramik?

Der 3D-Druck von keramischen Bauteilen ermöglicht ganz neue Designmöglichkeiten für Keramikbauteile. Die traditionelle Herstellung von Keramik setzt deren Formgebung nämlich zusätzlich zu den Ansprüchen des Materials weitere Grenzen. Der 3D-Druck eröffnet durch die neue Designmöglichkeiten damit neue Einsatzfelder für keramische Bauteile. Zusätzlich hat er die klassischen Vorteile von additiven Fertigungsverfahren. Das ist insbesondere die Reduzierung von kostentechnischen Eintrittsbarrieren für die Fertigung von Kleinserien. Das ist gerade in der keramischen Industrie aber mehr als nur das Einsatzgebiet des Rapid Prototyping / Rapid Manufacturing. Durch die sehr speziellen Einsatzgebiete von Keramikbauteilen, sind sehr oft Kleinserien ausreichend. Die traditionellen Herstellungsmethoden sind dabei auf Formenbau angewiesen, der gerade bei Kleinserien durch die fehlende Fixkostendegression zu hohen Kosten führt.  

Der 3D Druck von Keramik stiftet daher viele Vorteile, die ihn in absehbarer Zukunft zu einer ganz normalen Produktionsmethode für keramische Bauteile machen wird. Damit er sich jedoch weitestgehend auch als solche Standardfertigungsmethode durchsetzen wird, muss er verlässlich hohe Qualität bei signifikanten Kostentenvorteilen gegenüber der herkömmlichen Herstellung realisieren. Das ist eine Herausforderung, der wir uns mit der Entwicklung unserer Technologie stellen.   

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Was ist also unsere Mission?

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Wir sind der Überzeugung, dass die Keramik als Werkstoff noch lange nicht ihre Potenziale voll ausgeschöpft hat. Die Keramik in all ihren Facetten und Erscheinungsformen war seit ihren ersten menschlichen Anwendungen vor ca. 25.000 Jahren an die Fesseln und Vorgaben der konventionellen keramischen Fertigungsverfahren gebunden. Der 3D-Druck ermöglicht es dagegen, den Einsatz in vorhandenen Gebieten zu verbessern und auch neue Einsatzmöglichkeiten durch den Wegfall von Produktionsvorgaben zu erschließen. Unser additiver Fertigungsprozess LSD zeichnet sich durch Flexibilität, Effizienz und Simplizität aus und ist darüber hinaus ökonomisch, verlässlich und leistungsstark. Damit stößt er keramischen Anwendungen neue Türen auf. Wir wollen Ihnen diese Türen zeigen.

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Wie funktioniert der Prozess der Lagenweisen Schlickerdeposition (LSD)?

Im Wesentlichen setzt sich der Prozess aus vier Prozessschritten zusammen:

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1. Auftragen des Schlickers (keramische Suspension) zu einer dünnen homogenen Schicht definierter Dicke (50 bis 200µm). 

2. Schreiben der Schichtinformation des computeranimierten und in Schichten zerlegten Modells in die obere Pulverlage mittels Binderauftrag. Die Schritte 1 und 2 werden dann mehrmalig konsekutiv wiederholt.

3. Herauslösen des aufgebauten Bauteils (Grünkörpers) aus dem umgebenden Pulverbett.

4. Brennen (Sintern) des herausgelösten Grünkörpers.

Haben Sie Fragen zur Anwendung der LSD-Technologie?

Lassen Sie uns miteinander sprechen!

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Sebastian Walzel

Mail: sebastian.walzel@ceraming.de

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Boris Agea Blanco

Mail: boris.agea@ceraming.de