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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Das US-amerikanische Start-up Marvel Medtech hat mit dem Carmel 1400 einen Keramik-3D-Drucker vom Hersteller XJet erworben. Mit dem Carmel 1400 3D-Drucker soll eine keramische Kryotherapiesonde gedruckt werden und in einem völlig neuartigem Brustkrebsvorsorgesystem zum Einsatz kommen.
Die University of Delaware hat den Carmel 1400 von XJet installiert. Mit dem Keramik-3D-Drucker möchte ein Forscherteam der US-University an der Passive Beam Steering Technologie arbeiten, die bei dem 5G Netz zum Einsatz kommen wird. Das 3D-Druckverfahren soll dabei helfen den hohen Anforderungen an die Antennen des 5G-Netzes gerecht zu werden.
Der ukrainische 3D-Drucker-Hersteller Kwambio hat vergangene Woche auf der CES 2019 zwei neue 3D-Drucker vorgestellt. Beide Geräte sind für den 3D-Druck mit Keramik einsetzbar. Wir stellen den Ceramo Max Zero und den Ceramo Two einmal genauer vor.
Mit dem „Elektrolyzer“ hat der US-Forscher Jinshua Tong und sein Team von der Clemson University ein Laserverfahren für den 3D-Druck von Keramikobjekten vorgestellt, die Energie speichern können. Zu möglichen Anwendungsbereichen zählen unter anderem Batterien und Solarzellen. Mit dem Verfahren ließen sich zum Beispiel Akkus für Smartphones herstellen, die eine tagelange Laufzeit haben können, heißt es.
Mit dem CERAMBOT hat ein Team aus China einen neuen Delta-3D-Drucker für Keramik vorgestellt, der auch feuchten Ton verarbeiten kann. Die laufende Kickstarter-Kampagne zur Finanzierung des Desktop-3D-Druckers wurde bereits jetzt um über 1.500% übertroffen. Wir haben uns den CERAMBOT 3D-Drucker einmal genauer angeschaut.
Das französische Unternehmen Nanoe ist als Entwickler von sinterfertigen Nanopulvern in der Keramikindustrie bekannt. Kürzlich stellte Nanoe auf der formnext das Desktop-3D-Drucksystem Zetaprint vor und veröffentlichte gleichfalls sein neues Zetamix-Filament Edelstahldraht 316, das sich sowohl für die Metall- als auch für die Keramikindustrie zur additiven Verarbeitung eignet. Wir haben beide Neuheiten einmal genauer angeschaut.
Die Hochschule Karlsruhe hat gemeinsam mit der Majolika Manufaktur Karlsruhe an automatisiertem und wegweisendem Keramik-3D-Druck gearbeitet. Dazu bekam die Majolika Manufaktur einen Keramik-3D-Drucker mit dem Ziel, die Produktion zu verbessern. Doch die Hochschule Karlsruhe hat noch mehr vor und stellte außerdem auf der Designmesse Eunique 2018 staunenden Besuchern die 3D-gedruckten Keramikobjekte vor.
Der israelische 3D-Druckspezialist XJet hat das weltweit größte 3D-Druckzentrum für den metallischen und keramischen 3D-Druck eröffnet. Vor Ort sind ausschließlich Geräte der XJet Carmel Serie im Einsatz. Das Zentrum wird außerdem auf der formnext 2018 im November in Deutschland vorgestellt.
Das chinesische Technologieunternehmen und Hersteller für 3D-Drucker Prodways stellt auf der Additive Material Exhibition 2018 seinen neuesten 3D-Drucker vor, den MOVINGLight® V10. Dabei handelt es sich um einen Keramikdrucker, der vor allem für Medizin und Luftfahrtindustrie von Interesse sein könnte.
Das Unternehmen Tethon 3D aus Nebraska hat sich bisher auf Keramikharze im Bereich des DLP-3D-Druckverfahrens spezialisiert. Jetzt möchten sie gemeinsam mit der Universität von Nebraska einen eigenen DLP-3D-Drucker für den Metall- und Keramik-3D-Druck entwickeln. Die Fertigungskosten der im DLP-Verfahren gedruckten Metall- und Keramikteile sollen nur einen Bruchteil ausmachen als bei herkömmlichen Verfahren.
Nach mehrjährigen Forschungen ist einem chinesischen Team von Wissenschaftlern der City University of Hong Kong ein Durchbruch beim 4D-Druck von Keramik gelungen. Die entstandenen Keramiken haben ein komplexes Design und sind äußerst robust. Wissenschaftler sprechen bereits von einer „Revolution in der Materialforschung“ und nennen bedeutende Einsatzbereiche für das 4D-Druckverfahren von Keramik.
Mit dem LUTUM 4 hat der niederländische Hersteller Vormvrij einen 3D-Drucker entwickelt, der die Bedenken gegenüber dem 3D-Druck mit Lehm zerstreuen soll. Den LUTUM 4 gibt es in 3 Varianten, den LUTUM v4, V4 MXL und den LUTUM v4 Dual. Letztere Letzterer ermöglicht auch den mehrfarbigen 3D-Druck mit Lehm. Wir stellen alle drei neuen Geräte einmal genauer vor.
Nora Wagner hat als Studentin der Hochschule Luzern mit ihrer Bachelorarbeit im letzten Jahr ein Verfahren präsentiert, mit dem sich beim 3D-Druck von Keramik die Farbe und Struktur anpassen lässt. Ein Architekturbüro zeigte sich jetzt an ihrer Arbeit interessiert und beauftragte Wagner für den 3D-Druck von Hausnummern für eine Alterswohnsiedlung in Zürich. Ein erster Teil der 3D-gedruckten Hausnummern wurde nun fertig.
Ein Team von Forschern der Chinese Academy of Sciences (CAS) hat sich zum Ziel gesetzt, den 3D-Druck in der Schwerelosigkeit einsetzen zu können. Mithilfe der DLP-Technik gelang ihnen in diesem Bereich eigenen Angaben zufolge auch große Fortschritte. Vor allem ein großes Probleme konnte gelöst werden.
Seit einiger Zeit testet die United State Air Force Materialien, die mittels keramischer Additive hergestellt werden. Ziel ist es, diese für Hyperschallflugzeuge anzuwenden. Das Siliziumoxycarbid soll gemeinsam mit HRL Laboratories entwickelt und erforscht werden. Die Leistungsfähigkeit der SiOC-Materialien im Rahmen additive Fertigung wäre ideal für derartige Flugzeuge.
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