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Keramischer 3D-Druck

Hochpräzise Bauteile ab Stückzahl 1

16. November 2016, 16:36 Uhr | Alfred Goldbacher

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Was ist Lithography-based Ceramic Manufacturing (LCM)?

Aufbauend auf den Erkenntnissen der generativen Fertigungstechniken wurde das LCM-Verfahren von Lithoz (www.lithoz.com) am Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie der TU Wien weiterentwickelt und zur Marktreife geführt. Das Besondere am LCM-Verfahren ist, dass damit sowohl Einzelteile als auch Kleinserien in beliebiger Komplexität kostengünstig und schnell mit gleichen Materialeigenschaften wie bei klassischen Formgebungsverfahren hergestellt werden können.

Als Ausgangsstoff dient eine Suspension, bestehend aus keramischem Pulver und einem UV-Licht-empfindlichen Monomer. Durch die UV-Belichtung findet die Polymerisation statt und aus der flüssigen Suspension wird ein Feststoff. Anschließend wird der „Grünling“ durch den Prozess der Entbinderung von dem Polymer befreit und danach gesintert. Nach dem Sintern entsteht so ein dichtes Bauteil mit glatter Oberfläche.

Die UV-Belichtung erfolgt als eine „Scheibe“ der aktuellen Schicht. Dabei wird die ganze Fläche gleichzeitig beleuchtet und nicht wie üblich vom UV-Beam abgerastert. Dies erlaubt die Herstellung mehrerer Bauteile – auch unterschiedlicher Geometrie – im selben Bauraum und im selben Arbeitsschritt. Der wesentliche Vorteil gegenüber gängigem 3D-Druck wie Lasersintern liegt in der hohen Genauigkeit.

Nach der Herstellung des Grünlings werden die keramischen Partikel durch das Polymer zusammengehalten. Die thermischen Prozesse des Entbinderns und des Sinterns zielen darauf ab, das Polymer zu entfernen und die Keramikpartikel zu konsolidieren. Während des Entbinderns findet eine thermische Zersetzung und Entgasung des Polymers statt. Bevor das Sintern ansetzt, werden die Keramikpartikel rein durch die mechanische Verankerung der Partikel ineinander zusammengehalten. Ab ca. 1000 bis 1100 °C beginnt das Festphasensintern anzusetzen, welches bei 1600 °C abgeschlossen wird.