Mobile-Menu

Keramikdruck

Keramikbauteile mit digitalen Werkzeugen produktiv drucken

< zurück

Seite: 2/2

Anbieter zum Thema

Fraunhofer-Zentrum für Hochtemperatur-Leichtbau HTL
Urma AG Werkzeugfabrik
trivid GmbH
Xometry Europe GmbH

Das digitale Design der benötigten Wärmeprozesse

Die Wärmebehandlung besteht aus der Entbinderung, das heißt der Verbrennung oder Zersetzung der organischen Additive und aus der nachfolgenden Verdichtung, bei der die Poren geschlossen und die Endfestigkeit erreicht werden. Die Entbinderung ist bei additiv gefertigten Bauteilen oft sehr zeitintensiv, weil die Binderanteile hoch sind und Spannungen in den fragilen Komponenten zu Rissen führen. Die Verdichtung erfolgt meistens durch einen Sinterprozess. Dabei können sich die Bauteile verziehen.

Für beide Prozesse wurden am HTL Methoden entwickelt, die eine gezielte Optimierung ermöglichen. In beiden Fällen werden zunächst Messdaten während der Wärmebehandlung in den eigens am HTL entwickelten thermooptischen Messöfen (TOM) erfasst. Diese werden dann in speziellen FE-Programmen zur Prozessoptimierung verwendet. Die digitalen Werkzeuge zur Optimierung von Entbinderung und Sinterung können auch als so genannte User-Apps direkt an den Anwender übergeben werden (Bild 3). Die Methoden sind nützlich, wenn viele unterschiedliche Bauteile aus dem gleichen Material hergestellt werden, weil die dafür benötigten Materialdaten nur einmal gemessen werden müssen. Prinzipiell können die Modelle aber problemlos auch für Multimaterialbauteile angewendet werden.

Bild 3: Blick auf die am HTL entwickelte App zur Simulation von Entbinderungsprozessen. Farblich codiert ist hier der Entbinderungsfortschritt eines SLA-basierten keramischen HTL-Logos bei hohen Heizraten zu sehen. Links oben das reale Bauteil.(Bild: Fraunhofer-ISC)
Bild 3: Blick auf die am HTL entwickelte App zur Simulation von Entbinderungsprozessen. Farblich codiert ist hier der Entbinderungsfortschritt eines SLA-basierten keramischen HTL-Logos bei hohen Heizraten zu sehen. Links oben das reale Bauteil.
(Bild: Fraunhofer-ISC)

Die Keramikbauteile werden auch digital bewertet

Abweichungen von der Zielgeometrie und Materialfehler sind in gewissem Ausmaß unvermeidbar, müssen aber im Hinblick auf das Einsatzverhalten bewertet werden. Zur Erfassung von Formabweichungen, Hohlräumen und Defekten eignet sich besonders die Computertomografie. Und die Oberflächenrauheit kann etwa mit einem Konfokalmikroskop gemessen werden. Die Messdaten liegen digital vor, werden mit In-House-Programmen aufgearbeitet und mit FE-Software bewertet. So können beispielsweise der Einfluss von Defekten im Bauteilinneren oder von Riefen an der Oberfläche beurteilt und Gegenmaßnahmen abgeleitet werden.

Beispielsweise können kritische Oberflächen mit einem automatisierten Bearbeitungszentrum nachbearbeitet werden. Die CAD-Daten werden dabei von der Auslegung bis zur Endkontrolle weitergereicht.

Bild 4 zeigt die Prozesskette für die Fertigung von Tiegeln aus einer Siliziumcarbid-Keramik, die in Leichtbauweise entworfen, mit dem Binder Jetting Verfahren segmentweise gedruckt und dann während der Wärmebehandlung siliziert wurden.

Bild 4: Digitalisierte Produktionskette für Brennkörben aus siliziuminfiltriertem Siliziumcarbid (SiSiC). Links oben, die schnelle Bauteilsegmentierung und -packung im Bauraum. Rechts oben, der Zeit- und ressourceneffiziente Druck mittels Binder Jetting. Links unten, die Montage der Grünsegmente vor der Ofenbehandlung zur Infiltration. Rechts unten, die fertig infiltrierten und dabei zusammengefügten Körbe im Pyrolyseofen.(Bild: Fraunhofer-ISC)
Bild 4: Digitalisierte Produktionskette für Brennkörben aus siliziuminfiltriertem Siliziumcarbid (SiSiC). Links oben, die schnelle Bauteilsegmentierung und -packung im Bauraum. Rechts oben, der Zeit- und ressourceneffiziente Druck mittels Binder Jetting. Links unten, die Montage der Grünsegmente vor der Ofenbehandlung zur Infiltration. Rechts unten, die fertig infiltrierten und dabei zusammengefügten Körbe im Pyrolyseofen.
(Bild: Fraunhofer-ISC)

So entstehen etwa relativ günstige Brennhilfsmittel für Pyrolyseprozesse. In diesem Sinne eröffnet die digitale Entwicklung in Verbindung mit dem 3D-Druck ein großes Potenzial für neuartige Keramikprodukte.

(ID:48646768)

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung. Die Einwilligungserklärung bezieht sich u. a. auf die Zusendung von redaktionellen Newslettern per E-Mail und auf den Datenabgleich zu Marketingzwecken mit ausgewählten Werbepartnern (z. B. LinkedIn, Google, Meta).

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

Weiterführende Inhalte