Admatec erweitert sein Angebot für den 3D-Druck von Keramiken

Admatec hat im Jahr 2022 einen neuen integrierten Entbinderungs- und Sinterungsofen mit vergrößertem Innenvolumen eingeführt, der den Durchsatz und die Effizienz beim 3D-Druck und der Nachbearbeitung von technischer Keramik drastisch erhöht.

Nach der Vergrößerung des Druckvolumens des Admaflex300 war ein größerer integrierter Entbinderungs- und Sinterungsofen ein logischer Schritt, um die Massenproduktion voranzutreiben.

Warum 3D-Druck von technischer Keramik

Der 3D-Druck von technischer Keramik ist wahrscheinlich das fortschrittlichste Segment der additiven Fertigung und vielleicht das am schwierigsten zu implementierende. Betrachtet man die Materialeigenschaften, so werden Keramiken in der Regel dann eingesetzt, wenn andere Materialien aufgrund ihrer begrenzten Härte, Korrosionsbeständigkeit oder Temperaturbeständigkeit versagen. Um technische Keramik in Form zu bringen, 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 technischer Keramik bietet Lösungen für die Herstellung komplexer Formen direkt aus einer CAD-Datei, ohne dass eine Form erforderlich ist, mit vergleichbaren Materialeigenschaften wie bei traditionell hergestellter Keramik, wenn die geeignete 3D-Drucktechnologie, die entsprechenden Materialien und Öfen verwendet werden.

Anwendungsbereiche

3D-gedruckte Hochleistungskeramikteile werden in vielen Bereichen eingesetzt, z. B. in der Luft- und Raumfahrt, bei medizinischen Geräten, in der Forschung und Entwicklung, in der Katalyse, bei feuerfesten Materialien, im Energiesektor, in der chemischen Industrie, in der Elektronik, in der Halbleiterindustrie, bei der CO2-Abscheidung, bei feuerfesten Materialien, in der Ästhetik, bei Schmuck, in der Opto-Mechatronik und in vielen anderen Bereichen. Neben den volldichten Keramiken sind auch poröse Keramiken erhältlich, z. B. knochenähnliche Materialien für patientenspezifische medizinische Implantate und auswaschbare Keramiken zur Herstellung von Keramikkernen und -schalen für den Feinguss.

Warum 3D-Druck auf Slurry-Basis

Wenn das Ziel volldichte 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 nicht sicher in einem trockenen Pulverbett verarbeitet werden, eine bewährte Lösung ist jedoch die Arbeit mit Pasten oder Schlämmen. Durch die Verwendung von Slurries, die aus hochkeramisch gefüllten UV-empfindlichen Harzen bestehen, ist der 3D-Druck mit hohen Auflösungen (<40 um) möglich und nach der Nachbearbeitung in Entbinderungs- und Sinteröfen können qualitativ hochwertige Teile hergestellt werden.

Warum Admaflex 3D-Drucktechnologie

Wenn Keramik gedruckt werden soll, wird ein Drucksystem benötigt, das hochviskose Slurries verarbeiten kann. Im Jahr 2013 entwickelte Admatec eine 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 Keramikhersteller, Keramik-3D-Druck-Auftragsfertiger, Universitäten und staatliche Labore ausgeliefert, die ihre Fähigkeit unter Beweis gestellt haben, qualitativ hochwertige Teile mit hervorragenden Materialeigenschaften und engen Toleranzen zu formen und zu sintern.

Fortschritte bei der lithografiebasierten additiven Fertigung von Keramik

Als die lithografiebasierten Technologien und Systeme für die additive Fertigung von Keramik 2013 eingeführt wurden, betrug die typische Projektionsfläche 96 x 54 mm bei einer Auflösung von 50 μm. Das Entbindern und Sintern wurde in zwei separaten Öfen durchgeführt, was zu einem thermischen Prozess von fast 2 Wochen führte. Um den Anforderungen des Marktes nach einer effizienteren Serienproduktion gerecht zu werden, entwickelte Admatec größere Druckmaschinen, die derzeit Projektionsflächen von bis zu 260×220 mm in einer einzigen Maschine ermöglichen. Das DLP-Druckverfahren, das die nächste Schicht einer kompletten Bauplattform in wenigen Sekunden aushärtet, ermöglicht in Kombination mit dem Tape-Casting zum Auftragen einer neuen Slurry-Schicht eine Steigerung der Druckgeschwindigkeit auf bis zu 300 Schichten pro Stunde. Die Materialien wurden für kürzere Entbindungszeiten und höhere Enddichte und mechanische Eigenschaften optimiert.

Weiterentwicklungen bei Entbindungs- und Sinteröfen

Seit 2018 bietet Admatec einen kompakten integrierten Entbindungs- und Sinterofen an, der speziell für die Nachbearbeitung von 3D-gedruckter technischer Keramik entwickelt wurde. Dieser Ofen ermöglicht ein sicheres, kontrolliertes Entbindern und präzises Sintern mit ausgezeichneter Temperaturgleichmäßigkeit. Mit einem Nutzvolumen von 180x180x200 mm und einer maximalen Temperatur von 1700°C ist dieser Ofen eine kostengünstige und effiziente Lösung zum Entbindern und Sintern kleiner, aus Oxidkeramik gedruckter Teile. Nach der Vergrößerung des Druckvolumens der Admaflex-Maschinen auf 260x220x500 mm war die Einführung eines größeren integrierten Entbinderungs- und Sinterofens ein logischer Schritt, um die Massenproduktion voranzutreiben. Daher hat Admatec im Jahr 2022 einen neuen integrierten Entbinderungs- und Sinterofen mit einem Innenvolumen von 400x400x400 mm auf den Markt gebracht, der es in Kombination mit den speziell entwickelten integrierten Entbinderungs- und Sinteröfen ermöglicht, eine Reihe von 3D-gedruckten technischen Keramikteilen vom CAD-Entwurf bis zum gesinterten Endteil in weniger als 7 Tagen herzustellen. Mit einer Höchsttemperatur von 1700°C und einem Nutzvolumen von 64 Litern ist der neue Ofen fast zehnmal so groß wie der kompakte integrierte Ofen, was den Durchsatz und die Effizienz beim 3D-Druck technischer Keramik und bei der Nachbearbeitung drastisch erhöht.

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