Suchen

Multi-Material-Jetting Neue Anlage kann unterschiedliche Werkstoffe additiv vereinen

| Redakteur: Katharina Juschkat

Wissenschaftler des Fraunhofer IKTS haben eine neue Multi-Material-Jetting-Anlage entwickelt, mit der sich unterschiedliche Werkstoffe wie Keramik und Metall zu einem einzigen additiv gefertigten Bauteil vereinen lassen. Das macht Produkte mit kombinierten Materialeigenschaften möglich.

Firmen zum Thema

Die neue Multi-Material-Jetting-Anlage des Fraunhofer IKTS schafft es, die Eigenschaften verschiedener Materialien in einem Bauteil zu vereinen.
Die neue Multi-Material-Jetting-Anlage des Fraunhofer IKTS schafft es, die Eigenschaften verschiedener Materialien in einem Bauteil zu vereinen.
(Bild: Fraunhofer IKTS)

Aus Keramik und Metall neue Bauteile additiv fertigen, das ermöglicht eine neue Anlage für das Multi-Material-Jetting. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) haben die neue Anlage entwickelt. Bei dem Multi-Material-Jetting werden verschiedene Werkstoffe – in diesem Fall bis zu vier Stück – mit ihren unterschiedlichen Eigenschaften zu einem neuen Produkt zusammengefügt.

Die Einsatzgebiete von Multi-Material-Jetting sind vor allem für Unternehmen interessant, die hochintegrierte, multifunktionale Bauteile mit individuell definierten Eigenschaften herstellen wollen.

Bildergalerie

So funktioniert die Multi-Material-Jetting-Anlage

Zu Beginn werden die pulverförmigen keramischen oder metallischen Ausgangsmaterialien in einer thermoplastischen Bindersubstanz gleichmäßig verteilt. Diese Massen werden dann in Mikrodosiersysteme, kurz MDS, eingefüllt.

Jetzt startet der eigentliche Fertigungsprozess: In den MDS werden die Massen bei etwa 100 °C geschmolzen, wodurch sie sehr fein dosierbar sind. Um die Tröpfchen auch hochpräzise zu platzieren, haben die Wissenschaftler eine eigene Software entwickelt. Diese sorgt dafür, dass die Tropfen an genau der richtigen Stelle platziert werden – und das mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1000 Tropfen pro Sekunde.

Die Tropfengröße beträgt zwischen 300 und 1000 μm. Die Schichten sind damit zwischen 100 und 200 μm hoch. Die derzeit maximale Bauteilgröße beträgt 20 × 20 × 18 cm.

Die gewünschten Eigenschaften und Funktionen wie Festigkeit oder thermische und elektrische Leitfähigkeit erhält das Bauteil in der abschließenden Sinterung im Ofen.

Anwendungsbeispiel: Zünder für Satellitentreibwerk

Ein Beispiel für ein hochkomplexes Bauteil, das in der neuen Anlage gefertigt werden kann, ist der Zünder eines Satellitentriebwerks aus Keramik. In der Brennkammer solcher Triebwerke herrschen extrem hohe Temperaturen, wofür die hitzebeständige Keramik ein ideales Material ist. Mit Multi-Material-Jetting lässt sich ein Zünder herstellen, der direkt integriert ist und elektrisch leitfähige wie elektrisch isolierte Bereiche in einem einzigen robusten Bauteil vereint.

Das funktioniert mit drei Dosiersystemen: Eines für ein stützendes Supportmaterial, das sich im Ofen wieder zersetzt, ein zweites für die elektrisch leitfähigen und ein drittes für die elektrisch isolierten Komponenten.

Im Praxistest hat sich die Anlage bewährt, jetzt soll sie für den Industrieeinsatz validiert werden. Zu sehen ist neue Anlage auf der virtuellen Konferenz AM Ceramics vom 16. bis 17. September.

(ID:46838906)