Vor zwei Wochen fand in Hannover die Hannover Messe statt, das große jährliche Branchentreffen für die Fertigungsindustrie und digitale Transformation. Robotik, künstliche Intelligenz und Automatisierung standen dabei im Fokus. Wie jedes Jahr waren auch Vertreter:innen aus der additiven Fertigung vor Ort.
Ein Projekt von Forscher:innen des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist uns dabei besonders aufgefallen. Das als CeraMMAM (für Ceramic Multi Material Additive Manufacturing) bezeichnete Verfahren nutzt ein universelles Bindemittelsystem in einem harzbasierten Druckprozess, um mehrere Materialien in einem einzigen Druckbehälter zu verarbeiten. Ziel ist es, Keramiken mit Metallen oder auch unterschiedliche Keramikarten miteinander zu kombinieren. So lassen sich mechanische, elektrische und thermische Eigenschaften gezielt miteinander verbinden.
Der Ansatz der Forscher:innen basiert auf Photopolymerisation: Ein lichtempfindliches Harz wird mit Licht einer bestimmten Wellenlänge bestrahlt und härtet dabei lokal aus. Das Besondere daran ist, dass dieses Harz Keramik- oder Metallpartikel sowie ein Bindemittel enthält, das die verschiedenen Materialien miteinander verbindet. Anschließend sind Entbindungs- und Sinterprozesse erforderlich, um die fertigen Bauteile zu erhalten.
Dem Team zufolge handelt es sich bei diesem universellen Bindemittel um eine Mischung aus flüssigen Polymeren, funktionellen Additiven und einem Photoinitiator. Mehr ist nicht bekannt – doch genau darin liegt der innovative Charakter dieses CeraMMAM-Verfahrens. Die Materialaufbereitung spielt daher eine entscheidende Rolle. Bekannt ist lediglich, dass die Forscher:innen mit einem 3D-Drucker von Lithoz arbeiten. Chantal-Liv Lehmann vom KIT erläutert:
Mit unserem universellen Bindemittelsystem können wir Bauteile aus mehreren Materialien herstellen, die neue und teilweise sogar gegensätzliche Eigenschaften vereinen. Das eröffnet ganz neue Möglichkeiten in Design und Funktion – Dinge, die bisher so nicht umsetzbar waren. Wir können zum Beispiel Bauteile wie Keramikzahnräder fertigen, die innen flexibel sind und gleichzeitig eine besonders robuste Oberfläche haben.
Materialien und Anwendungsbereiche des CeraMMAM-Verfahrens
Bislang hat das Team erfolgreich Kombinationen aus verschiedenen Keramiken getestet, darunter Aluminiumoxid und Zirkonoxid sowie Mischungen aus aluminiumverstärktem Zirkonoxid (ATZ) und zirkonverstärktem Aluminiumoxid.
Die Materialaufbereitung ist von entscheidender Bedeutung (Bildnachweis: Amadeus Bramsiepe).
Das Team geht davon aus, dass das Verfahren insbesondere in der Luftfahrt, der Medizintechnik und im Maschinenbau eingesetzt werden könnte. So lassen sich beispielsweise maßgeschneiderte Knochen- und Zahnimplantate sowie verschleiß- und hitzebeständige Bauteile mit präzise abgestimmten Brenn- und Porositätsbereichen herstellen. Möchten Sie mehr erfahren? Dann klicken Sie hier.
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