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Keramik und Metall werden eins Innovative Multi-Material-Bauteile aus dem 3D-Drucker

Quelle: KIT 2 min Lesedauer

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Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat man ein Materialsystem entwickelt, mit dem Hochleistungskomponenten aus mehreren Materialien in einem einzigen Prozess additiv entstehen.

Forscher vom KIT in Karlsruhe untersuchen hier nicht das Rotlichtmilieu, sondern drucken keramische Bauteile mithilfe eines besonderen Bindersystems. Was man damit alles anstellen kann, erfahren Sie im nebenstehenden Bericht ...(Bild: KIT)
Forscher vom KIT in Karlsruhe untersuchen hier nicht das Rotlichtmilieu, sondern drucken keramische Bauteile mithilfe eines besonderen Bindersystems. Was man damit alles anstellen kann, erfahren Sie im nebenstehenden Bericht ...
(Bild: KIT)

Additive Fertigungsverfahren erlauben es bekanntlich, komplexe Bauteile schichtweise herzustellen, die mit üblichen Verfahren kaum zu fertigen wären. Bisher, heißt es vom KIT, ließen sich dabei meist aber nur sortenreine Materialien wie Metall oder Keramik drucken. Im Projekt „CeraMMAM“ (Ceramic Multi Material Additive Manufacturing) haben die Forscher am wbk Institut für Produktionstechnik des KIT nun aber einen entscheidenden Durchbruch erzielt, wie man betont. Denn mithilfe eines neu entwickelten, universellen Bindersystems lassen sich nun auch verschiedene keramische Materialien kombinieren und auch Keramik-Metall-Verbindungen herstellen, woran man aktuell arbeitet, heißt es. Die Vorgehensweise basiert auf dem 3D-Druckverfahren der sogenannten badbasierten Photopolymerisation. Dabei entstehen die Bauteile auch schichtweise. Und zwar aus einem lichtempfindlichen Ausgangsmaterial heraus, das Keramik- oder Metallpartikel enthält.

Teile mit widersprüchlichen Eigenschaften drucken

Das Material wird dabei gezielt mit einer bestimmten Wellenlänge belichtet, wodurch es lokal polymerisiert und dabei aushärtet. Das speziell entwickelte Bindersystem sorgt, wie die Forscher erklären, nun dafür, dass sich unterschiedliche Materialien innerhalb eines einzigen Druckprozesses stabil verbinden können. Das vereinfacht die Herstellung folglich erheblich. Nach dem Druck wird der Binder, bestehend aus flüssigen Polymeren, funktionalen Additiven und einem Photoinitiatorsystem, wieder entfernt, heißt es weiter. Wie man am KIT betont, können so auch Bauteile additiv gefertigt, werden, die zum Teil sogar widersprüchliche Eigenschaften in sich kombinieren. Man könne etwa Zahnräder aus Keramik herstellen, die in ihrem Inneren flexibel und an ihrer Oberfläche sehr hart seien. Auch könnten filigrane und komplexe Strukturen präzise abgebildet werden, was es vor allem in Sachen Keramik bisher so nicht gegeben habe. Besonders attraktiv sei später die Verbindung von elektrisch isolierenden Keramiken mit leitfähigen Metallstrukturen. Diese könnten in der Leistungselektronik über 5G-, 6G- und Hochfrequenztechnologien bis hin zu miniaturisierten Sensoren für mit dem Internet vernetzte Geräte und das autonome Fahren eingesetzt werden.

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