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Admatec präsentiert Admaflex300 Keramik- und Metall-3D-Drucker

Seit der Erfindung der Admaflex Lithographie-basierten Additive Manufacturing Technologie im Jahr 2013 sind viele technologische Verbesserungen verfügbar geworden, die den Druck von Keramik und Metall auf einer Maschine und höhere Auflösungen ermöglichen. Hier ist also eine Übersicht über den neuen Admaflex300 von Admatec.

Die derzeit modernsten für den Keramik- und Metalldruck geeigneten Light Engines verfügen über 4K-Projektoren (2560×1600 Pixel). Wenn man mit einer Pixelauflösung von 40 µm arbeitet, ergibt sich daraus eine Größe der Bauplattform oder Projektionsfläche von 102×64 mm. Der Admaflex300 ist derzeit mit einer Pixelauflösung von 40 µm und einer Projektionsgröße von 202×102 mm erhältlich, was mehr als 12 Millionen Pixel pro einzelner Schicht bedeutet und den Durchsatz und die Effizienz im hochpräzisen technischen Keramik- und Metall-3D-Druck dramatisch erhöht.

Warum 3D-Druck von technischer Keramik und Metallen auf Lithografiebasis?

Technische Keramiken werden eingesetzt, wenn andere Werkstoffe aufgrund ihrer begrenzten Härte, Korrosions- oder Temperaturbeständigkeit versagen. Um technische Keramik zu formen, gibt es verschiedene Lösungen, wie z. B. das Pressen, das nur eine begrenzte Gestaltungsfreiheit bietet, oder das Spritzgießen, bei dem zunächst eine Form hergestellt werden muss. Der 3D-Druck von Keramik und Metall bietet Lösungen für die Herstellung komplexer Formen direkt aus einer CAD-Datei, ohne dass eine Form erforderlich ist, mit vergleichbaren Materialeigenschaften wie bei herkömmlich hergestellter Keramik, wenn die geeignete 3D-Drucktechnologie, die entsprechenden Materialien und Öfen verwendet werden. Im Vergleich zu laserbasierten Direktdruckverfahren ermöglicht der lithografiebasierte Keramik- und Metalldruck feinste Details und höchste Auflösung. Nach dem Sintern erhält man glatte und spannungsfreie Endprodukte, die in der Regel nicht nachbearbeitet werden müssen; die Nachbearbeitungsausrüstung ist vergleichbar mit der für CIM- und MIM-Grünteile, so dass die Technologie relativ einfach zu implementieren ist.

Anwendungsbereiche

3D-gedruckte Hochleistungskeramik- und spannungsfreie Sintermetallteile werden in vielen Bereichen eingesetzt, z. B. in der (Nuklear-)Energie, der Luft- und Raumfahrt, der Verteidigung, bei medizinischen Geräten, in Forschung und Entwicklung, in der Katalyse, bei feuerfesten Materialien, in der chemischen Industrie, in der Elektronik, in der Halbleiterindustrie, bei der CO2-Abscheidung, bei feuerfesten Materialien, in der Ästhetik, bei Schmuck und Uhren, in der Opto-Mechatronik und in vielen anderen Bereichen. Neben den dichten Keramiken sind auch poröse Keramiken erhältlich, z. B. knochenähnliche Materialien für patientenspezifische medizinische Implantate und auslaugbare Keramiken zur Herstellung von Keramikkernen und -schalen für den Feinguss.

Warum 3D-Druck auf Slurry-Basis

Wenn das Ziel dichte technische Keramikprodukte mit hoher Festigkeit und glatten Oberflächen sind, werden Keramikpartikel mit sehr kleinen Korngrößen benötigt, da diese eine vollständige Verdichtung während des Sinterns ermöglichen. Sehr feine Pulver können in einem trockenen Pulverbett nicht sicher verarbeitet werden, eine bewährte Lösung ist jedoch das Arbeiten mit Pasten oder Schlämmen. Durch die Verwendung von Slurries, die aus hochkeramisch gefüllten UV-empfindlichen Harzen bestehen, ist der 3D-Druck mit hohen Auflösungen (<50 µm) möglich, und nach der Nachbearbeitung in Entbinderungs- und Sinteröfen lassen sich qualitativ hochwertige Teile herstellen.

Warum Admaflex-Technologie

Für den Druck von Keramik und Metallen wird ein Drucksystem benötigt, das hochviskose Schlämme verarbeiten kann, ohne dass die Gefahr der Sedimentation besteht. Im Jahr 2013 entwickelte Admatec eine innovative neue Drucktechnologie, die das Bandgießen (für die Schlickerabscheidung) mit Digital Light Processing (UV-Härtung mittels Stereolithografie) kombiniert, um Keramikteile herzustellen. Seit der Einführung des Admaflex130-Druckers im Jahr 2016 wurden weltweit viele Maschinen mit dieser Admaflex-Technologie an renommierte Keramik- und Metallteilehersteller, 3D-Druck-Auftragsfertiger, Universitäten und staatliche Labore ausgeliefert, die ihre Fähigkeit unter Beweis gestellt haben, hochwertige Keramik- und Metallteile mit hervorragenden Materialeigenschaften und engen Toleranzen zu formen und zu sintern, typischerweise mit hohen Auflösungen zwischen 40 und 50 µm.

Fortschritte in der lithografiebasierten additiven Fertigung von Keramik und Metall

Als 2013 die lithografiegestützten Technologien und Systeme für die additive Fertigung von Keramik eingeführt wurden, war die „Full-HD“-Lightgine mit 1920×1080 Pixeln die am häufigsten verwendete UV-Quelle. Der Full-HD-Projektor ermöglichte Projektionsflächen von 96 x 54 mm bei einer Auflösung von 50 µm. Im Jahr 2018 wurden immer mehr Drucksysteme mit WQXGA-Lightgine ausgeliefert, die 2560×1600 Pixel bietet, also insgesamt 4.096.000 Pixel, daher auch 4K genannt. Wenn man mit einer Pixelauflösung von 40 µm arbeitet, ergibt sich daraus in der Regel eine Projektionsgröße von 102×64 mm. Die Admaflex130 ist derzeit standardmäßig mit einer WQXGA-Lightgine ausgestattet, die auf Pixelauflösungen zwischen 35 und 62,5 µm eingestellt werden kann, was diese Maschine ideal für F&E, Materialentwicklung und die Herstellung kleiner Serien kompakter Teile macht. Hinzugekommen sind Materialien wie Nicht-Oxid-Keramik, Kupfer, Silber und andere Edelmetalle.

Fortschritte bei Projektionstechnologien und Durchsatz

Die auf Lithografie basierende Technik der additiven Fertigung von Keramik und Metall nutzt die Technologie der digitalen Lichtverarbeitung, die die nächste Schicht einer vollständigen Bauplattform in wenigen Sekunden aushärtet. In Kombination mit dem Tape-Casting zur Abscheidung einer neuen Slurry-Schicht ermöglicht dies eine Steigerung der Druckgeschwindigkeit auf bis zu 300 Schichten pro Stunde. Seit 2019 bietet Admatec die Admaflex300 Maschine an, die mit verschiedenen Projektionsgrößen und Auflösungen auf die Bedürfnisse des Kunden zugeschnitten werden kann. Derzeit ist die Admaflex300 mit einer Pixelauflösung von 40 µm in Kombination mit einer beeindruckenden Bauplattform von 202×102 mm erhältlich, was mehr als 12 Millionen Pixel in einer einzigen Schicht bedeutet. Im Vergleich zu Maschinen mit herkömmlicher Projektionstechnik, d.h. einer Projektion von 102×64 mm bei 40 µm, steigert die Admaflex300 den Durchsatz und die Effizienz beim hochpräzisen technischen 3D-Druck von Keramik und Metall dramatisch.

Die Investitionskosten für einen Admaflex300 sind nur 50% höher als für einen Admaflex130 mit vergleichbaren Fähigkeiten. Wenn Ihr Ziel F&E und Materialentwicklung mit der kleinsten Menge an Material ist, ist die Admaflex130 die beste Lösung für kleine Teile. Wenn Sie eine maximale Produktivität anstreben, ist die Admaflex300 die wirtschaftlichste Lösung, mit mehr als der dreifachen Produktionsleistung einer kleineren Maschine mit 102×64 mm Plattform. Falls Ihr Budget für die Admaflex130, aber nicht für die Admaflex300 ausreicht, können Sie auch eine Admaflex300 mit den gleichen Spezifikationen wie die 130er Maschine zum Preis der 130er Maschine in Erwägung ziehen, wobei Sie später auf die vollen Fähigkeiten und Spezifikationen der Admaflex300 Maschine aufrüsten können.

Mehr über Admatec finden Sie hier.

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