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 Unternehmen 3dpbm Research hat in einer kürzlich veröffentlichten Studie den Keramik-3D-Druck untersucht. Dabei betrachtete es vor allem den technischen und den traditionellen 3D-Druck mit Keramikmaterialien. Sie prognostiziert einen Jahresumsatz von 3,4 Mrd. USD (2,93 Mrd. EUR) bis 2030.
Mit dem Modell UPS-250 hat das chinesische Unternehmen Uprise 3D seinen neuesten Industrie-3D-Drucker vorgestellt. Der UPS-250 wurde mit zwei unabhängigen Düsen ausgestattet und kann gleichzeitig unterschiedliche Metall- oder Keramikmaterialien extrudieren, um damit komplexe Strukturen zu bilden. Als 3D-Druckverfahren wir Powder Extrusion Printing (PEP) eingesetzt.
Das italienische Designunternehmen Medaarch präsentiert auf der Milan Design Week 2021 seine neuen mit 3D-Druck hergestellten Möbelkollektionen „Mediterranea“ und „Unique“ vor. Die einzelnen Objekte wurden mit PLA (Mediterranea) oder Keramik (Unique) mit einem 3D-Drucker hergestellt. Für das Design sorgte ein computergestützter Designalgorithmus. Mit beiden Kollektionen will Medaarch auf die Möglichkeiten von Zukunftstechnologien in der Herstellung von Interior hinweisen.
Die beiden 3D-Druck-Unternehmen Fortify und Theton 3D arbeiten zusammen an der Einführung technischer Keramik für 3D-Druck-Anwendungen. Mit der Bündelung ihres Wissens wollen sie den Übergang von technischer Keramik zur additiven Fertigung beschleunigen. Konventionell hergestellte technische Keramik stellt einen Markt von 8 Mrd. USD (6,8 Mrd. EUR) dar und ist laut den Unternehmen stark wachsend.
Das Rostocker 3D-Druck-Unternehmen AIM3D hat eine neue Extruder-Generation CEM-E2 für seinen CEM-Prozess vorgestellt. Anhand einer 3D-gedruckten Komponenten für den Automobilzulieferer Schaeffler stellte das Unternehmen die Fähigkeiten des Materials PPS mit dem neuen Extruder unter Beweis. Wir fassen das Wichtigste dazu zusammen.
Das 3D-Druck-Unternehmen XJet gibt die Erweiterung seines 3D-Druck-Materiali-Portfolios um Aluminium bzw. Aluminiumoxid bekannt. Aluminiumoxid wird oft als technische Keramik eingesetzt. Nach Zirkoniumoxid ist es das zweite Material dieser Art, das XJet in sein Materialportfolio für die additive Fertigung aufnimmt.
Das in Österreich ansässige Keramik-3D-Druck-Unternehmen Lithoz stellt mit dem CeraFab Lab L30 einen neuen Keramik-3D-Drucker vor. Der 3D-Drucker bietet die volle Fertigungsleistung des CeraFab 7500 und kann in unter anderem in Laboren und Forschungsabteilungen Einsatz finden. Der neue CeraFab Lab L30 wird als Einsteiger-Keramik-3D-Drucker angeboten.
Das österreichische Keramik-3D-Druck-Unternehmen Lithoz hat mit Lithoz China einen neuen Standort in China auf einem strategisch wichtigem Schlüsselmarkt eröffnet. Das neue Büro befindet sich in Shanghai und wird von EOS China unterstützt. Der Keramik-3D-Druck zählt zu den am schnellsten wachsenden Segmenten in der additiven Fertigung weltweit.
Green Polymer Additives von Emery Oleochemicals hat ein neues Bindemittelsystem für den 3D-Druck von Sintermetallen und Keramiken entwickelt. Damit wird die Materialoption für den industriellen 3D-Druck zusätzlich erweitert. Im Fokus stehen die Nachhaltigkeit und verbesserte Materialeigenschaften bei der Nachbearbeitung.
Österreichische Forscher der Montanuniversität Leoben haben gemeinsam mit den Ingenieuren des 3D-Drucker-Herstellers Lithoz den Multi-Material-Ansatz für die 3D-Druckfähigkeit von Aluminiumoxid mit der höchsten Festigkeit (1GPa) demonstriert. Dabei entstand eine Art „Gorilla-Aluminiumoxid“. Ihre Arbeit zum Thema Keramik-3D-Druck haben sie in einem Fachjournal publiziert.
An der Slowakischen Technischen Universität ist es Wissenschaftlern gelungen ein neues Keramik-3D-Druck-Material zu entwickeln. Damit wollen die Forscher den 3D-Druck mit Keramik im Bereich der privaten 3D-Drucker-Anwender erschwinglicher machen. Das neu entwickelte Keramikmaterial kann mit handelsüblichen FFF-3D-Druckern selbst im Low-Cost-Bereich additive verarbeitet werden.
Das französische Raumfahrtunternehmen ANYWAVES und 3DCERAM haben gemeinsam unter Verwendung der 3D-Druck-Technologie eine Bandantenne entwickelt. Der Prototyp der „GNSS L1/E1“ entstand in einem 18-monatigen Entwicklungsprozess. Er wurde mit dem Serviceangebot 3D-Aim von 3DCERAM aufwendig erarbeitet und anschließend mit dem 3D-Drucker hergestellt.
Der 3D-Druck kann Astronauten im Weltraum in Zukunft wertvolle Dienste leisten. In einem Test wurde jetzt erstmals ein mit einem 3D-Drucker hergestelltes Keramikobjekt für den Einsatz im Weltraum als geeignet empfunden. Wir stellen die Details zum „Ceramic Manufacturing Module“ von Redwire einmal genauer vor.
Das österreichische 3D-Druck-Unternehmen Lithoz hat mit dem neuen Multi-Material-3D-Drucker CeraFab Multi 2M30 einen neues 3D-Drucksystem für den 3D-Druck mit Keramik, Metall und Polymeren auf den Markt gebracht. Mit der FGK-Glas/Keramik-GmbH (FGK) gibt es bereits einen ersten Käufer. Dieser wird den 3D-Drucker künftig für Projekte im Kompetenzzentrum Additive Manufacturing 3DK einsetzen. Wir stellen den Lithoz CeraFab Multi 2M30 einmal genauer vor.
Das im thüringischen Bad Lobenstein ansässige Schubert & Salzer Feinguß GmbH hat mit dem CeraFab 8500 einen Keramik-3D-Drucker vom österreichischen 3D-Drucker-Hersteller Lithoz erworben. Mit dem CeraFab 8500 profitiert das Feingussunternehmen erheblich von mehr Designfreiheit bei Feingussformschalen. Der Keramik-3D-Drucker aus Österreich wurde an der Ernst-Abbe-Hochschule Jena installiert.
Das niederländische Architekturbüro Studio RAP stellt mithilfe von Keramik-3D-Druckern 4.000 Keramikfliesen für ein Innenhoftor her. Das Tor ist Teil des Projekts „New Delft Blue“, welches als Hommage an die berühmte Porzellanmarke „Delft Blue“ gilt. Wir stellen das Projekt vor.
Die deutsche Steinbach AG hat ein weiteres 3D-Drucksystem vom österreichischen Unternehmen Lithoz erworben. Die CeraFab System S65 eignet sich für die industrielle Serienfertigung und ermöglicht reproduzierbare Ergebnisse im Mikrometerbereich. Der neue Keramik-3D-Drucker ist nicht das erste 3D-Drucksystem, das die Steinbach AG in seiner Produktion einsetzt-
Das US-Unternehmen LightForce Orthodontics (LFO) hat neuartige Zahnspangen aus Keramik entwickelt, die mit dem 3D-Drucker hergestellt werden. Die fertigen Zahnspangen sind genauer auf den Patienten zugeschnitten und können mit deutlich weniger Aufwand an die Entwicklungen am Gebiss der behandelnden Personen angepasst werden. In einer Finanzierungsrunde B erhielt das Unternehmen jetzt 14 Millionen US-Dollar zur Weiterentwicklung seines Systems.
Das Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) hat eine neuartige additive Fertigungsanlage entwickelt, mit der Bauteile in verschiedenen Materialien herstellen lassen. Basierend auf thermischen Bindersystemen werden mit dem Multi Material Jetting (MMJ)-3D-Druckverfahren Objekte mit verschiedenen Eigenschaften und Funktionen in einem Fertigungsschritt möglich. Wir stellen den Prozess vor.
Die Schweizer Straumann Group, Hersteller von zahnmedizinischen Materialien, und der israelische Hersteller von Keramik-3D-Druckern XJet haben eine Partnerschaft beschlossen. Straumann wird, statt nur Produktkonzepte zu konzipieren, künftig auch Endanwenderteile mit 3D-Druckern herstellen. XJet kann dank der Partnerschaft die Anwendung mit dem Carmel 1400 3D-Drucksystem voranbringen.