Außergewöhnliche Kapazitäten in der additiven Fertigung technischer Keramikkomponenten

Ceramaret ist das einzige Unternehmen in Europa, das Komponenten aus Aluminiumoxid und Zirkonoxid per Tintenstrahldruck herstellen kann.

Gestaltungsfreiheit ist nur einer der vielen Vorteile der additiven Fertigung

Unter den Vorteilen der additiven Fertigung sticht die Gestaltungsfreiheit zweifellos am meisten hervor. Die 3D-Technologie ermöglicht die Herstellung von Keramikteilen mit komplexen Formen und Geometrien, die sich mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nur schwer oder gar nicht realisieren lassen. Dadurch eröffnen sich innovative Designmöglichkeiten, die sich für bestimmte Leistungsanforderungen optimieren lassen. Dank der Möglichkeit, auf diese Weise komplexe Monoblockstrukturen herzustellen, entfallen oft die sonst erforderlichen komplexen Montagearbeiten.

Dies ist einer der offensichtlichsten Vorteile, aber bei weitem nicht der einzige. Die additive Fertigung, einschließlich des 3D-Drucks von Keramik, kann Materialverschwendung minimieren, da das Material schichtweise gezielt hinzugefügt wird und somit kein Materialverlust entsteht. Dies wirkt sich natürlich auch auf den Preis der produzierten Teile aus.

Apropos Preis: 3D-Fertigungsprozesse können die Produktionskosten häufig senken, da keine teuren Formen oder Werkzeuge hergestellt werden müssen. Zudem kann direkt mit der Produktion begonnen werden, ohne auf die Herstellung und Lieferung von Werkzeugen warten zu müssen.

Die Reaktionsfähigkeit des Verfahrens bietet eine einzigartige Flexibilität für die Herstellung von Bauteilen mit geringen Stückzahlen und großer Designvielfalt. In extremen Fällen können wir auch eine On-Demand-Fertigung in Betracht ziehen, wenn Lagerkosten und Risiken bei der Bestandsverwaltung eine entscheidende Rolle spielen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die 3D-Fertigung in der technischen Keramik erhebliche Vorteile in Bezug auf Flexibilität, Individualisierung, Kosteneinsparungen und Designmöglichkeiten bietet. Dadurch wird sie für viele Branchen zu einer immer wertvolleren Technologie.

Additive Fertigungstechnologien und -materialien von Ceramaret

Die 3D-Fertigung technischer Keramik ist ein sich ständig weiterentwickelnder Bereich, in dem verschiedene Technologien und Prozesse die Herstellung hochpräziser Keramikkomponenten ermöglichen. Jede Methode und Technik hat ihre Vor- und Nachteile und kann für verschiedene Anwendungen mehr oder weniger gut geeignet sein. Wie so oft gibt es keine Einheitslösung, die für alle Märkte, Anwendungen, Materialien usw. funktioniert.

Bei Ceramaret haben wir uns deshalb auf das Inkjet-Printing (Tintenstrahldrucken) konzentriert. Dabei werden mithilfe von Druckern Flüssigkeitströpfchen, die keramische Nanopartikel enthalten, Schicht für Schicht auf eine Oberfläche aufgetragen. Nach jedem Aufbringen wird das Material durch Erhitzen oder einen chemischen Prozess ausgehärtet, bevor eine neue Schicht hinzukommt. Diese Methode ist besonders interessant, da nach dem Drucken kaum Nachbearbeitungsvorgänge erforderlich sind. Sobald die Arbeitsplatte bedruckt ist, werden die Teile in Wasser getaucht, um das Substrat aufzulösen. Danach werden die Komponenten getrocknet. Anschließend kann der Entbindungsprozess beginnen. Dies ist ein entscheidender Schritt für keramische Bauteile. Dabei werden die organischen Bindemittelanteile entfernt, die sich noch zwischen den keramischen Nanopartikeln befinden. Einer der Vorteile der Inkjet-Technologie besteht darin, dass die Menge an organischem Material in den gedruckten Teilen sehr gering ist und sich somit kaum von gepressten Produkten unterscheidet. Dies macht das Entbindern sehr schnell und einfach. Aufgrund ihrer großen Arbeitsfläche sind Tintenstrahldruckmaschinen effiziente Produktionswerkzeuge, mit denen sich mehrere tausend Bauteile pro Jahr robust und industriell herstellen lassen.

Ceramaret ist auch in der Lage, Bauteile mit dem DLP-Druckverfahren (Digital Light Processing) herzustellen. Dabei wird eine viskose Suspension aus einer lichtempfindlichen Flüssigkeit, die mit Keramikpartikeln beladen ist, Schicht für Schicht polymerisiert, indem eine Maske auf jeden Querschnitt des Bauteils projiziert wird. Die Hauptvorteile dieses Verfahrens sind die hohe Oberflächenqualität nach dem Sintern und die Flexibilität bei der Entwicklung neuer Materialien.

Ein außergewöhnliches Wertversprechen bei der additiven Fertigung

Bei Ceramaret legen wir in erster Linie Wert auf die Komplexität des Designs, insbesondere bei Innenstrukturen und Kanälen mit kleinem Durchmesser. In bestimmten Fällen ist uns auch das „Rapid Prototyping” wichtig. Dadurch sind wir in der Lage, den Bedarf unserer Kunden an ZrO₂- und Al₂O₃-Werkstoffen sowie ATZ- und ZTA-Verbundwerkstoffen zu decken. Weitere Materialien befinden sich in Vorbereitung oder in der Entwicklungsphase, darunter Siliziumnitrid, das mittels DLP produziert wird.

Unseren Kunden stehen zwei Inkjet-Maschinen mit einer Fertigungsplattform von 500 mm x 140 mm und einer Standardgenauigkeit der Bauteile von 50 µm zur Verfügung. Die Rohoberflächenbeschaffenheit nach dem Sintern beträgt 1,6 Mikrometer, wobei interne Details bis zu einer Größe von 200 Mikrometern, beispielsweise ein Kanaldurchmesser, erzeugt werden können. Eine Maschine ist für Aluminiumoxid, die andere für Zirkonoxid bestimmt.

Mit der DLP-Maschine können ZTA- und Aluminiumoxidkomponenten in kommerzieller Qualität hergestellt werden. Die Arbeitsfläche für die DLP-Technologie beträgt 102 x 64 mm bei einer Höhe von 400 mm.

Additive Fertigung, ergänzt durch unsere Fähigkeit zur maschinellen Nachbearbeitung

Die Maß- und Geometriegenauigkeit, die bei der additiven Fertigung technischer Keramik erreicht wird, kann abhängig von mehreren Faktoren variieren, beispielsweise dem spezifischen Prozess, den verwendeten Materialien und der Qualität der Ausrüstung. Über die Maßgenauigkeit hinaus wird die Oberflächenbeschaffenheit durch den Prozess und das verwendete Material bestimmt. Für unsere Anwendungen können die Spezifikationen hinsichtlich Oberflächenbeschaffenheit, Maßhaltigkeit, mechanischer Beständigkeit, Porositätsgrad, Farbe usw. variieren. Wie bei unseren durch Pulverpressen hergestellten Teilen können auch gedruckte Teile nachbearbeitet werden, um beispielsweise eine bestimmte Oberflächenbeschaffenheit oder eine Maßtoleranz zu erzielen, die durch einfache Formgebung nicht erreichbar ist.

Ceramaret verfügt über einen umfangreichen Maschinenpark und Kompetenzen zur Ergänzung der additiven Fertigung. Dazu gehören Prozesse wie Polieren, Oberflächenveredelung, CNC-Fräsen, spitzenloses Schleifen usw. Diese Fähigkeit ermöglicht eine einzigartige Anpassung, mit der je nach Bedarf ein höheres Maß an Maßgenauigkeit oder eine bestimmte Oberflächenbeschaffenheit erreicht werden kann.

Was ist Ihr Projekt ?

Möchten Sie Keramikteile herstellen? Lassen Sie sich von unseren Spezialisten beraten. Bereits in der Entwurfsphase unterstützen Sie unsere Fachleute mit ihrer umfassenden technischen Erfahrung bei der Wahl des Materials und der Gestaltung von robusten, zuverlässigen und sicheren Produkten mit außergewöhnlichen Eigenschaften.