Beim 3D-Druck kommen verschiedene Materialien zum Einsatz. Mittlerweile haben sich einige Unternehmen auf den 3D-Druck mit Keramik spezialisiert und in diesem Sektor investiert. Ein solches Unternehmen ist zum Beispiel HRL Laboratories, welches einen Stereolithographie-3D-Drucker entwickelt hat. Dieser härtet „vorkeramische Monomere“ aus und brennt diese dann zu Keramik. Dieses Material ist sehr hitzebeständig und hält Temperaturen von 1.700 Grad Celsius stand. Zugleich zeichnet sich das Material durch eine hohe Festigkeit aus.
Auch andere Unternehmen wie beispielsweise Tethon und Schunk haben sich auf den 3D-Druck mittels Keramik spezialisiert und hier eigene Produktionstechniken entwickelt. Der 3D-Druck mit Keramik findet unter anderem auch beim Flugzeughersteller Boeing seinen Einsatz. Aber auch wesentlich kleinere Teile auf Keramikbasis lassen sich mittels 3D-Druck herstellen. Als Beispiel seien künstliche Zähne bzw. Zahnkronen aus dem Umfeld der Zahnmedizin zu erwähnen. Des Weiteren wird der 3D-Druck immer intensiver in der Automobilindustrie sowie der Raumfahrtbranche eingesetzt. Durch die Technik des selektiven Lasersinterns (SLS) können Keramikobjekte durch Aushärtung des Flüssigmaterials gedruckt werden oder auch auf Basis eines komprimierten Trockenpuders.
Bisher war die Herstellung von feinen und hoch qualitativen Bauteilen bis ins kleinste Detail unwirtschaftlich und sehr teuer. Suspensionsbasierte additive Verfahren stellen für dieses Problem die perfekte Lösung dar, wie zum Beispiel das Lithigraphy based Ceramic Manufacturing (LCM). Die additive Fertigung mit Keramik zeigt ihre Stärken, wo konventionelle Fertigungsmethoden an die eigenen Grenzen stoßen. Kleinbauteile können dank der LCM-Technologie in perfekter Präzision hergestellt werden. Zudem eigneten sich die bisherigen generativen Fertigungsmethoden nur für Prototyping und waren sehr eingeschränkt.
Dank dem LCM-Verfahren kann man für Hochleistungskeramik im Bereich Maschinenbau, Medizintechnik, Luftfahrt und Raumfahrt komplexe Geometrien mit hoher Präzision und Festigkeit in kleinen bis mittleren Serienstückzahlen sowie in Einzelfertigung herstellen. Die Hochtemperaturtechnik ist zum Beispiel ein gängiges Einsatzgebiet, wo Werkstoffe hohe Temperaturen standhalten müssen, manchmal auch bis weit über 1000°C. Durch das vergleichsweise geringe Gewicht und durch den hohen Härtegrad der 3D-Keramiken wird auch die Anwendung im Leichtbau unterstützt. Keramische Werkstoffe finden ebenso Anwendung in der Medizintechnik, da sich hier hinsichtlich ihrer Lebensmittelechtheit und Biokompatibilität große Potenziale ergeben.
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Die James Cook University hat ein flexibles, 3D-gedrucktes Keramikmaterial entwickelt, das in Kooperation mit Lockheed Martin für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt getestet wird. Es zeichnet sich durch eine hohe Biegefestigkeit und Temperaturbeständigkeit aus und könnte für Hyperschallanwendungen bedeutend werden.
AMAREA Technology hat einen hochmodernen MMJ ProX 3D-Drucker an das Fraunhofer IKTS geliefert. Die Technologie ermöglicht die präzise additive Fertigung von Multimaterial-Bauteilen mit maßgeschneiderten Eigenschaften. Besonders in der Luft- und Raumfahrt, Elektronik und Medizintechnik eröffnen sich dadurch neue Anwendungsmöglichkeiten.
Forscher des Purdue Applied Research Institute (PARI) entwickeln mithilfe des 3D-Drucks von dunklen Keramiken widerstandsfähige Bauteile für Hyperschallflugzeuge und -waffen. Die spezielle Digital Light Processing (DLP)-Technologie ermöglicht die Herstellung hochpräziser und komplexer Strukturen. Die Wissenschaftler arbeiten zudem an Lösungen, um Herausforderungen bei der Verarbeitung dieser Materialien zu überwinden.
Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) fördert eine neue Forschungsgruppe zur additiven Fertigung transparenter Keramik. Unter der Leitung von Johanna Sänger entwickelt das Team spezielle Drucktinten für Hightech-Anwendungen in der Optik und Medizintechnik. Das Projekt wird mit 1,9 Millionen Euro vom BMBF unterstützt.
Roland DG hat mit den 3D-Druckern PB-600 und PB-400 zwei neue Modelle vorgestellt, die mit der Binder-Jetting-Technologie keramische Objekte aus künstlichem Pulver herstellen. Die Geräte bieten eine hohe Präzision und eignen sich für Anwendungen in der Innenarchitektur, Kunst und Architektur.
Schweizer Forscher von der ETH Zürich haben eine 3D-Drucktechnologie entwickelt, die die Effizienz von Solarreaktoren für CO₂-neutrale Brennstoffe verdoppelt. Die patentierte Innovation könnte nachhaltige Flugkraftstoffe wirtschaftlich attraktiver machen. Wir stellen die Forschungsarbeit einmal genauer vor.
Creatz3D Ceramics kooperiert mit Aliena zur Unterstützung der STRIDER-Mission und der Entwicklung eines Plasmaantriebssystems für den Weltraum. Dabei kommen 3D-gedruckte keramische Komponenten zum Einsatz, die hohe Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit bieten sollen.
Forscher der Penn State und Michigan State Universität arbeiten an einem Projekt zur Herstellung von Hochleistungskeramiken für den 3D-Druck. Das Vorhaben wird mit 4,2 Millionen Euro vom U.S. Department of Defense gefördert.
Lithoz hat die Einführung des CeraFab System S320 angekündigt, eines Keramik-3D-Druckers mit einer Bauplattform von 245 x 130 x 320 mm. Der Drucker wird erstmals auf der Formnext 2024 vorgestellt.
Forscher der Universität Bath haben eine neue Methode entwickelt, um PFAS, sogenannte „Forever Chemicals“, aus Wasser zu entfernen. Dabei setzen sie auf 3D-gedruckte keramische Monolithen, die mindestens 75 % der Chemikalien binden und entfernen können.
Das österreichische 3D-Druck-Unternehmen Lithoz hat einen zweiten CeraFab Keramik-3D-Drucker bei den Sandia National Laboratories installiert. Die additive Fertigungstechnologie ermöglicht die schnelle und kostengünstige Herstellung komplexer keramischer Bauteile.
SiNAPTIC Technologies erhält 250.000 USD Förderung vom Colorado OEDIT Advanced Industries Accelerator-Programm zur Weiterentwicklung ihrer druckbaren Siliziumnitrid-Suspension. Dies unterstützt die Innovationskraft in Colorado und verbessert den Zugang zu additiv gefertigten Keramiken.
Lithoz hat 2023 ein beeindruckendes Wachstum erzielt, mit einem 30% Anstieg im Verkauf ihrer LCM 3D-Drucker und einer nahezu Verdoppelung der Materialproduktion. Die Fokussierung auf Serienproduktion und ein umfassendes Technologieportfolio sieht das Unternehmen als Schlüssel zum Erfolg.
ETH Zürich entwickelt 3D-gedruckte Keramikstrukturen, die die Effizienz bei der Herstellung von Solar-Treibstoff erhöhen. Durch den Einsatz von konzentriertem Sonnenlicht können CO2 und Wasser effizienter in Synthesegas umgewandelt werden. Die neue Technologie verspricht große Fortschritte für die emissionsarme Luftfahrt.
In einem wegweisenden Schritt in der Forschung zur additiven Fertigung von Materialien für nukleare Anwendungen setzt der MIT-Doktorand Alexander O’Brien auf den 3D-Druck von Metall-Keramik-Verbundwerkstoffen. Seine Arbeit zielt darauf ab, Materialien zu entwickeln, die den extremen Bedingungen in Fusionskraftwerken standhalten können. Dieser Ansatz verspricht eine vielversprechende Zukunft für die Kernfusionstechnologie.
3DCeram präsentiert auf der Formnext 2023 seinen neuesten 3D-Drucker, den C1000 Flexmatic, für den industriellen 3D-Druck von Keramik. Dieses Gerät verspricht, die Anforderungen der Massenproduktion zu erfüllen. Besucher der Messe haben die Möglichkeit, die vielfältigen Anwendungen und Vorteile dieses Druckers zu entdecken.
Das 3D-Druck-Unternehmen Formlabs hat zwei neue, innovative Materialien vorgestellt: Silicone 40A und Alumina 4N Resin. Diese Erweiterung bringt das Portfolio auf insgesamt 45 Materialien, die speziell für industrielle Anwendungen entwickelt wurden. Wir stellen die beiden neuen 3D-Drucker-Materialien einmal vor.
Coherent Corp hat einen keramischen 3D-Druck-Prozess entwickelt, der sich besonders für hochleistungsstarke thermische Managementanwendungen eignet. Die Technologie kann mechanische und thermische Eigenschaften herkömmlicher Verfahren erreichen. Ein zukünftiger Fokus liegt auf der Etablierung einer Produktionslinie in Kalifornien.
Boston Micro Fabrication stellt „UltraThineer“ vor, das weltweit dünnste kosmetische Zahnveneer, hergestellt durch 3D-Druck. Diese bahnbrechende Technologie erlaubt es, Veneers dreimal dünner als konventionelle Modelle zu drucken und könnte die Zahnvorbereitung für Patienten drastisch erleichtern.
3DCERAM Sinto und SINTX Technologies geben ihre strategische Partnerschaft bekannt, um den 3D-Druck von Keramik voranzutreiben. Der Schwerpunkt liegt auf Anwendungen im biomedizinischen Bereich, wobei die Entwicklung eines Siliziumnitrid-basierten Harzes im Mittelpunkt steht.