Keramische Bauteile – 3D Print - Stand der TechnikDirk Penner IMPE Institute of Materials and Process Engineering Labor für Keramische Materialien Zürcher Fachhochschule IMPE - Labor für Keramische Materialien Arbeitsgebiete •Beschichtungen – Polymer abgeleitete Keramische Schichten – Chemisch Nickel/Keramik-Hybridbeschichtungen •Keramische Prozesse – Synthese und Entwicklung von Materialien – Neue Formgebungsprozesse, 3D-Druck • Ingenieurkeramik/Anwendungen – Materialauswahl und Charakterisierung – Hartstoffe, Tribochemie – Materialien für SOFCs Zürcher Fachhochschule Generative Fertigung von Keramiken – warum? • Technische Keramik lässt sich im gebrannten Zustand nur sehr schwer bearbeiten möglichst endkonturnahe Fertigung Sirona • Auch für die Technische Keramik gelten alle generellen Charakteristika additiver Fertigungsverfahren Herstellung komplizierter Geometrien Individualisierung, Prototypen, Kleinserien Zürcher Fachhochschule Klassifizierung Für den Werkstoff Keramik Industriell umgesetzt: /Powder printing Zürcher Fachhochschule Travitzky et al., Advanced Engineering Materials 2014, 16, No. 6 Powder Printing (3DP) • Funktionsprinzip Tintenstrahldruck. Trockenes Pulver wird Schicht für Schicht abgelegt und darin Strukturen mittels Bindemittelinjektion generiert Zürcher Fachhochschule • Etablierte Technik für (farbigen) Gips Powder Printing (3DP) • Machbarkeit der Keramikherstellung vielfach demonstriert • Kommerzielle ausgereifte Drucker seit langem ‚von der Stange‘ erhältlich • Keine Stützstrukturen notwendig, überschüssiges Pulver wird zurück gewonnen • Schnelle Herstellung grossvolumiger Bauteile (z.B. Giessformen Metallguss) • Herstellung von Gradientenmaterialien möglich (via CMYK Druckköpfe) • Ohne Nachbearbeitung relativ poröse Strukturen Zürcher Fachhochschule Industrielle Umsetzung 3DP Kontinuierliche Anlage (Voxeljet) Anlagen für grosse Gussformen Voxeljet Zürcher Fachhochschule ExOne Beispiele Industrielle Umsetzung 3DP (Voxeljet) Getriebegehäuse ‚Imperia GP Roadster (Voxeljet) Zürcher Fachhochschule Airbus A320 Door Hinge Cores and Casting (ExOne) Medizinische Anwendungen Khalyfa et al. NSF OLPA, ceramic mold made by 3D Printing and an orthopedic knee casting Bose et al. Knochenersatzstücke Seitz H (2008). Dreidimensionales Drucken von patientenindividuellem Knochenersatz. RTejournal - Forum für Rapid Technologie, Vol. 5. Zürcher Fachhochschule Stereolithographie SLA • Basis sind UV-lichtempfindliche flüssige Polymerharze, welche unter Einwirkung von UV-Strahlung vernetzen. • Zur Herstellung von Keramik werden die Harze zu einem möglichst hohen Anteil mit Keramikrohstoff-Pulver gefüllt (z.B. Al2O3) oder direkt UV-empfindliche präkeramische Polymere eingesetzt (z.B. Silikonharze SiC). • Der hergestellte Polymer/Keramik-Komposit wird durch thermische Behandlung vom Organischen Anteil befreit und zur gewünschten Keramik gesintert. Zürcher Fachhochschule Industrielle Umsetzung SLA Lithoz „Lithography-based Ceramic Manufacturing“ Abbildungen: Fa. Lithoz, Wien, A Zürcher Fachhochschule Kommerzialisierung SLA zur Herstellung Technischer Keramik in überzeugender Qualität SLA – weitere ‚kommerzialisierte‘ Systeme CERAMAKER von 3DCeram Abbildungen 3DCeram Zürcher Fachhochschule Admaflex von Admatec (9/2014: Admatec announced ADMAFLEX 2.0 3D ceramic printers for serie production) Abbildungen Admatec FuE im Keramiklabor der ZHAW SoE zZt drei verschiedene 3D-Drucktechniken installiert: Fused Deposition Modeling Stereolithographie Direct Powder Printing Zusätzlich: Layered Object Manufacturing Kooperationsangebote: • Materialentwicklung, abgestimmt auf individuelle Werkstoff- und Prozessanforderungen • Herstellung von Prototypen, Bauteilmustern • Organisation von geförderten Entwicklungsprojekten (KTI) Zürcher Fachhochschule Kontakt Labor für Keramische Materialien Prof. Dr. Dirk Penner ZHAW Zürich University of Applied Sciences IMPE Institute of Materials and Process Engineering CH-8401 Winterthur Tel: 0041 (0)58 934 7323 Email [email protected] http://www.impe.zhaw.ch Zürcher Fachhochschule
© Copyright 2024 ExpyDoc
