Suchen

Additive Fertigung Keramischer 3D-Druck in höchster Präzision

| Redakteur: Dorothee Quitter

Die Steinbach AG spezialisiert sich mit dem neuen Geschäftsbereich Technical Ceramics auf die additive Fertigung von Kleinstbauteilen aus Keramik. Michael Steinbach leitet das Anfang 2016 gegründete Geschäftsfeld mit dem Namen Form Ceram. Konstruktionspraxis wollte Details wissen.

Firmen zum Thema

Durch das LCM-Verfahren entstehen Keramikbauteile mit glatten und glänzenden Oberflächen, die säure- und hitzebeständig, lebensmittelecht und biokompatibel sind.
Durch das LCM-Verfahren entstehen Keramikbauteile mit glatten und glänzenden Oberflächen, die säure- und hitzebeständig, lebensmittelecht und biokompatibel sind.
(Bild: Steinbach)

Steinbach ist ein Industriedienstleister im Bereich Kunststoffe. Wodurch kam die Idee, einen Geschäftsbereich für Keramik zu etablieren?

Als international erfolgreicher Industriedienstleister ist die Steinbach AG seit vielen Jahren unter anderem mit Wang & Steinbach auf dem Keramik-Markt vertreten. Unser Bestreben ist es, immer eine möglichst hohe Diversifikation in unserem Produktportfolio zu besitzen, diverse Nischen zu bedienen sowie in Zukunftstechnologien und innovative Produkte zu investieren.

Sie bieten die Fertigung von Keramikteilen ausschließlich additiv mit dem LCM-Verfahren an. Wo liegen die Vorteile gegenüber herkömmlichen Verfahren einerseits und anderen additiven Verfahren andererseits?

Da bei der additiven Fertigung keine Werkzeugkosten anfallen, sind wir in der Lage, Einzelteile und kleine Serien wirtschaftlich herzustellen. Dabei haben unsere Keramiken dieselben Eigenschaften wie herkömmlich gefertigte Keramikbauteile. Durch den schichtweisen Aufbau erhalten wir jedoch wesentlich mehr Freiheiten in der geometrischen Gestaltung der Teile. Es können beispielsweise innenliegende und hohle Strukturen sowie Freiformflächen realisiert werden. Der Vorteil gegenüber anderen additiven Verfahren liegt in der hohen Präzision mit der Pixelauflösung von 40 µm und einer Schichtstärke von 25 µm. Somit entfällt die kostspielige und zeitintensive Nachbearbeitung. Zusätzlich ermöglicht dieses Verfahren Bauteile ohne Porosität (99,4 % der theoretischen Dichte) herzustellen wie z. B. gasdichte Leitungssysteme.

Bildergalerie

Wie funtioniert das LCM-Verfahren?

Beim Lithography-based Ceramic Manufacturing baut ein Hochleistungsdrucker aus einer Keramikpulver-Monomer-Suspension anhand der CAD-Daten einen Grünkörper Schicht für Schicht auf. Anschließend wird der Grünkörper einer thermischen Behandlung bis 1600 °C unterzogen. Das Ergebnis sind Produkte mit glatten und glänzenden Oberflächen, die säure- und hitzebeständig, lebensmittelecht und biokompatibel sind.

Für welche Branchen arbeiteten Sie im Geschäftsfeld Form Ceram zurzeit hauptsächlich?

Mit dem LCM-Verfahren sind wir seit Anfang 2016 auf dem Markt und sind mit der Entwicklung nach einem guten halben Jahr sehr zufrieden. Von Beginn an sind wir vom Maschinen- und Anlagenbau stark nachgefragt worden. Mit Sicherheit wird auch die Elektronikindustrie von der Herstellung additiv produzierter Keramiken profitieren. Gerade hier erschließen sich ganz neue Möglichkeiten..

Welche Bauteile fertigen Sie für den Maschinen- und Anlagenbau aus Hochleistungskeramik?

Wir fertigen überwiegend sehr kundenspezifische Kon- struktionsbauteile wie z. B. Probenhalter für Analysengeräte, wasserdichte Kapseln für Tauchanwendungen, etc. Gemeinsam mit unseren Kunden erarbeiten wir Lösungen für Problemstellungen.

Wie muss man sich das vorstellen, welche Abmessungen haben diese Bauteile?

Mögliche maximale Abmessungen unserer Bauteile liegen für Aluminiumoxid (Al2O3) bei 61 x 34,5 x 117 mm sowie für Zirkonoxid (ZrO2) bei 56 x 31 x 110 mm. Die maximale Wandstärke beträgt 4 mm. Und die erreichbaren Toleranzen liegen im Bereich von ca. +/- 0,1 mm.

Mit welchen Herausforderungen sehen Sie sich konfrontiert?

Da technisch so gut wie alles möglich ist, liegt die Herausforderung auf der kommunikativen Ebene. Auch ist ein bestimmtes Know-how erforderlich. Es beginnt schon bei der Konstruktion der Bauteile im CAD. Viele denken, man kann konstruieren wie man will, aber auch im 3D-Druck gibt es Regeln. Nachdem die Teile gedruckt sind beginnt erst der hochkomplexe Vorgang der Entbinderung und dem anschließenden Sintern. Ohne unsere Spezialiten könnten wir unsere Produkte nicht in der Qualität anbieten.

Wie unterstützen Sie Konstrukteure und Entwickler, das heißt, welche Beratungsleistungen bieten Sie an?

Da die additive Herstellung von Keramiken noch ein sehr junges Herstellungsverfahren ist, kommen die meisten Konstrukteure und Entwickler mit vielen Fragen auf uns zu. Die meisten wissen gar nicht, welche Möglichkeiten sich in der Konstruktion bieten. Deswegen klären wir unsere Kunden umfassend über die neuen Möglichkeiten auf und erarbeiten gemeinsam anhand ihrer Problemstellung Lösungen. Viele Konstrukteure haben beispielsweise auch noch nie mit Keramiken gearbeitet. Auch da informieren wir über mögliche Materialien und bieten so eine gute Entscheidungsgrundlage für ihre Projekte.

Vielen Dank Herr Steinbach.

Artikelfiles und Artikellinks

(ID:44270806)