08.04.2015

Technische Universität Wien

Hochleistungskeramik aus 3D-Drucker

Hochleistungskeramik kann durch einen neuen 3D-Drucker von TU Wien und ihrem Spin-Off-Unternehmen Lithoz nun mit bisher unerreichter Genauigkeit und Oberflächenqualität hergestellt werden.

Einzelstücke und Kleinserien zu produzieren ist oft sehr teuer – besonders, wenn es sich um geometrisch komplizierte Formen handelt. Genau für solche Anwendungen ist der 3D-Druck die Methode der Wahl. Mittlerweile sind 3D-Drucker beinahe schon etwas Alltägliches geworden, doch meistens lassen sich mit ihnen bloß Teile aus Kunststoff oder Metall herstellen. Die TU Wien allerdings hat mit dem aus ihr hervorgegangenen Spin-off-Unternehmen Lithoz ein Verfahren für den 3D-Druck von Hochleistungskeramik entwickelt, das den hohen Präzisionsansprüchen der Keramikindustrie gerecht wird.

Aushärten mit fokussiertem Licht
„Rapid Prototyping“ oder „Additive Manufacturing Technologies“ nennt man die Verfahren, mit denen dreidimensionale Objekte auf Knopfdruck produziert werden können. Anstatt das gewünschte Objekt aus einem festen Material herauszuarbeiten wird eine Flüssigkeit an den gewünschten Stellen mit Licht ausgehärtet. Schicht für Schicht können so auch komplizierte Formen hergestellt werden, die man durch Fräs- oder Schleiftechniken gar nicht fertigen könnte.

Bei anderen 3D-Druckern besteht oft das Problem, dass das Material porös bleibt – dadurch verschlechtern sich die Materialeigenschaften. „Mit dem CeraFab 7500 lässt sich eine hohe Dichte, extreme Festigkeit und äußerste Genauigkeit erreichen“, sagt Dr. Johannes Patzer, der CTO der Lithoz GmbH. „Auch die Oberflächenqualität ist hervorragend, eine Nachbearbeitung ist nicht zwingend nötig.“ Für den Anwender ist der Herstellungsprozess ähnlich einfach wie das Drucken von Text auf Papier. Direkt aus den CAD-Daten am Computer kann das gewünschte Objekt erstellt werden.

Die einzelnen Materialschichten, die der Drucker zu einem 3D-Objekt zusammenfügt, sind mit 25 bis 100 Mikrometern extrem fein. So lassen sich auch winzige Details zuverlässig ausdrucken.

„3D-Druck bringt für die Keramikindustrie große Vorteile“, sagt Dr. Johannes Homa, CEO von Lithoz. „Man benötigt weder Gussformen noch teure Spezialwerkzeuge. Will man die Geometrie des Objekts ändern, macht man das ganz einfach per Mausklick am Computer und druckt es dann ein weiteres Mal aus.“ Durch die materialsparende Fertigung im 3D-Drucker lassen sich außerdem Ressourcen sparen. Auch auf Energieeffizienz wurde bei der Entwicklung des Druckers speziell geachtet.

Interdisziplinäre Arbeit
In der Gruppe „Additive Manufacturing Technologies“ (AMT) an der TU Wien greifen die Bereiche Maschinenbau und Chemie ineinander: Die genaue chemische Zusammensetzung des Materials ist genauso wichtig wie die LED-Technologie und die Optik, mit der Licht auf die exakt richtigen Positionen gelenkt wird und dort das Material hart werden lässt. Auch die Firma Lithoz ist interdisziplinär aufgestellt: Sie beschäftigt Spezialisten für Polymerchemie, Keramik, Maschinenbau, Prozessmanagement und Softwareentwicklung – sie kann also den gesamten Herstellungsprozess für Industriekeramik direkt im Unternehmen abdecken.

Die TU Wien und Lithoz arbeiten seit Jahren mit großem Erfolg zusammen: Mehrere Patente wurden bereits erteilt, zahlreiche wissenschaftliche Publikationen gingen aus der Kooperation hervor und wichtige Forschungs- und Unternehmerpreise konnten mit den neuen technologischen Ideen gewonnen werden.

Quelle