Keramische Innovationen und zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

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Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS)

Keramik fügt sich neuen Methoden

Anspruchsvolle keramische Komponenten wurden, wie es von Seiten des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) heißt, bisher unter preisintensivem Werkzeugeinsatz spritzgegossen oder mit hohen Materialverlusten aus isostatisch gepressten Formkörpern gefertigt. Neue additive Fertigungsverfahren eröffneten nun aber einen völlig neuen Weg für die Fertigung von Keramikbauteilen. Mit ihrer Hilfe, heißt es, können Bauteile ohne zusätzliche Werkzeuge und mit sehr komplexen Geometrien hergestellt werden, die bisher mit keinem anderen formgebenden Verfahren erreichbar waren.

Den Spezialisten am Fraunhofer IKTS sei es nämlich damit gelungen, komplizierte Geometrien aus langzeitstabiler, temperatur-, verschleiß- und korrosionsbeständiger Keramik herzustellen. Mit dieser Alternativen Fertigungsmethode können Kleinserien für die Mikroreaktions- oder Gerätetechnik, Medizintechnik oder Schmuckindustrie schnell und wirtschaftlich realisiert werden, sagen die IKTS-Forscher.

Die Arbeiten konzentrierten sich aktuell auch darauf, Multimaterialkomponenten zu entwickeln, oder zusätzliche elektrische, sensorische oder fluidische Funktionen zu integrieren, womit sich ganz neuartige Eigenschaftskombinationen in Bauteilen implementieren lassen sollen.

Pionier für die Anwendung additiv arbeitender Verfahren

Bereits seit den 1990er Jahren nutzt und entwickelt das Fraunhofer IKTS additive Fertigungsverfahren für keramische Bauteile und gehörte 1998 zu den Gründungsmitgliedern der Fraunhofer-Allianz Generative Fertigung. Heute steht das Fraunhofer IKTS für Komplettlösungen im Bereich der Additiven Fertigung von der Pulver- und Masseentwicklung, über die Auswahl der geeigneten Fertigungsmethode bis hin zur Funktionalisierung und Qualitätskontrolle neuartiger Bauteile und Systeme:

• Pulverbettbasierte additive Fertigungsverfahren: 3D-Pulverdruck, Selektives Lasersintern (SLS);

• Suspensionsbasierte additive Fertigungsverfahren: Lithographiebasierte Keramikfertigung (LCM), Laminated Object Manufacturing (LOM); Thermoplastischer 3D-Druck (T3DP), Fused Filament Fabrication (FFF)

• Funktionalisierung durch Applikationsverfahren: Inkjet-Druck, Aerosol-Druck, Siebdruck, Dispense-Jetting, Dioden-Lasersintern;

• Zerstörungsfreie Prüfmethoden zur Inline-Prozesskontrolle: Laser-Speckle-Photometrie (LSP), Optische Kohärenztomographie (OCT); Standardanalysemethoden: Ultraschallprüfung, Röntgen-Computertomographie, u. a..

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