Vollständiger Leitfaden: Keramische und organische Materialien im 3D-Druck

Im Laufe der Jahre hat die additive Fertigung ein exponentielles Wachstum erfahren. Im 3D-Druck gibt es zahlreiche Technologien, bei denen Objekte durch aufeinanderfolgende Schichten aufgebaut werden. Zu Beginn waren die Materialien für den Druck knapp, aber nach und nach und dank der Forschung und Entwicklung konnten die Anzahl und die Arten der Materialien erweitert werden. Die bekanntesten sind Metalle, PLA, ABS, Harz, PET und Nylon. Heute geht es um zwei Gruppen, die nicht so bekannt sind, aber zunehmend an Bedeutung gewinnen: keramische und organische Materialien.

KERAMISCHE MATERIALIEN

KERAMIK

Wenn man von Keramik spricht, denkt man zunächst an die traditionellen Materialien wie Ton, Porzellan oder Sand. Mit der Entwicklung verschiedener keramischer und organischer Verbundwerkstoffe für fortschrittlichere Anwendungen haben sich die Möglichkeiten jedoch erweitert. Daher gibt es heute zwei Hauptgruppen von technischer Keramik auf dem Markt: Oxide und Nicht-Oxide. Zur ersten Gruppe gehören die Metalloxide Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid und Siliziumdioxid, zur zweiten Gruppe Materialien wie Siliziumkarbid, Siliziumborid oder Siliziumnitrid. Die Verwendung dieser Materialien ist ideal für Teile, die eine hohe Temperatur- und Verschleißbeständigkeit erfordern. Ein keramischer 3D-Drucker kann verschiedene Herstellungsverfahren verwenden, vom Binder-Jetting über die Stereolithografie bis hin zur Materialextrusion. Hier finden Sie einige der besten Keramikdrucker auf dem Markt, wie den Admaflex 130 oder den C3600 Ultimate von Sincopa.

(Bildnachweis: 3D Ceram)

SAND

Obwohl der 3D-Druck mit Sand nicht so spektakulär ist wie der 3D-Druck mit Metall, werden mit diesem Material aus der Gruppe der Keramiken komplexe Teile hergestellt, die dennoch die Vorteile der additiven Fertigung nutzen. Die Verwendung dieses Materials reduziert den Abfall, spart Energie und die Herstellungszeit ist viel kürzer als bei anderen Techniken. Es kann für die Massenproduktion von Endprodukten oder die Herstellung von Prototypen verwendet werden. Einige Drucker können der ExOne mit S-Max Flex sein. In diesem Video sehen Sie ein Beispiel dafür, wie das Unternehmen Sandhelden Sand als Hauptproduktionsmittel beim Spritzgießen für die Herstellung von Badezimmerkollektionen verwendet.

ZEMENT

Zement ist Teil der keramischen Werkstoffe und ergibt zusammen mit Gesteinskörnungen und Wasser eine einheitliche Betonmischung, die für den 3D-Druck geeignet ist. So hat die additive Fertigung im Bausektor zunehmend an Bedeutung gewonnen, wie wir bereits bei verschiedenen Projekten wie 3D-gedruckten Häusern gesehen haben. Wenn wir über die Verwendung von Beton als Baumaterial sprechen, ist es sehr wirtschaftlich, während der Preis der Drucker von 180.000 $ bis zu mehr als 1 Million $ reicht. Einige Drucker, die Sie auf dem Markt finden können, sind der Apis Cor House Drucker oder der Crane von WASP. Die Schnelligkeit ist einer der Vorteile, die den Druck dieser Maschinen kennzeichnen, wie das folgende Video zeigt, in dem sie ein Haus in nur 48 Stunden bauen!

HOLZ UND STEIN

Diese beiden keramischen Materialien sind für die Verwendung mit 3D-Druckern bestimmt, die mit Fused Deposition Modeling (FDM) arbeiten, und sind in Form von Filamenten erhältlich. Es gibt zwei Filamente auf dem Markt, das Holzfilament (LayWood) besteht aus Holz mit Kunststoff und das Steinfilament (LayBrick) besteht aus Mineralien ähnlich wie Kreidepulver, es ist eine Mischung aus Gips mit Kunststoff. Das Erstaunliche an diesen beiden Strängen sind ihre endgültigen Texturen aus Holz und Stein. Aber sie haben nicht nur das Aussehen (mit unterschiedlichen Effekten), sondern auch den Geruch von Holz, und im Falle von Stein können sowohl glatte als auch raue Oberflächen erzielt werden, je nach der Variation der Extrusionstemperatur. Immer mehr Unternehmen entscheiden sich für den Steindruck oder den 3D-Druck von Holz als Desktop-Metal mit Druckern wie dem Shop SystemTM oder dem RAM 336TM.

(Bildnachweis: Forust)

ORGANISCHE MATERIALIEN

BIOLOGISCHE STOFFE

Nachdem wir uns mit den keramischen Werkstoffen beschäftigt haben, wollen wir uns nun den organischen Werkstoffen zuwenden und mit dem Bioprinting beginnen. Bioprinting ist der 3D-Druck einer „Biotinte“. Dieses Druckmaterial besteht aus zellulärem Material und kann zur Herstellung von Haut, Gewebe, Sehnen oder sogar Organen verwendet werden. Der Druckvorgang erfolgt durch schichtweises Auftragen mit einem Laser oder einer Spritze, je nach Art des Bioprinters. Noch vor einigen Jahren hätte man es für unmöglich gehalten, ein 3D-druckbares Material zu entwickeln, das komplexe biologische Gewebe nachahmt. Heute ist dies dank des großen Potenzials des 3D-Drucks möglich. Ein Beispiel für ein Unternehmen, das diese Materialien verwendet, ist Regenovo mit seiner Reihe von 4 Bio-Architect-Druckern (Lite, Pro, WS und X), die die Massenproduktion von menschlichem Gewebe wie Haut, Leber und Knorpel ermöglichen. Nicht zuletzt bietet das spanische Unternehmen Regemat die Möglichkeit, Ihren Bioprinter individuell zu gestalten.

Bioprinter BIO V1 (Bildnachweis: Regemat)

WACHS

Dieses organische Material wird hauptsächlich zum Gießen verwendet, sei es für mechanische Teile, Kunstwerke, in der Zahnmedizin oder für die Herstellung von Schmuck. Was das Material betrifft, so wird M3 Hi-Cast beispielsweise mit den 3D-Druckern ProJet MJP 3600W und 3600W Max von 3D Systems verwendet. Es ist erwähnenswert, dass das Stratasys-Unternehmen Solidscape auf 3D-Wachsdruckmaschinen spezialisiert ist, mit Modellen wie dem 3Z Studio, 3Z Pro und MAX2. Sie funktionieren ähnlich wie FDM-Drucker für Kunststoff, enthalten aber in jeder Schicht ein Fräswerkzeug, um sie einheitlich und eben zu machen. Und schließlich bietet 3D Systems die Serien ProJet MJP 3600W oder Projet MJP 2500W an, die ideal für die Schmuckherstellung sind.  Hier ist ein Video.

LEBENSMITTEL

Wie wir sehen können, hat der 3D-Druck eine Vielzahl von Anwendungen. Wer hätte gedacht, dass wir heute Lebensmittel mit 3D-Druckern drucken können? Nudeln, Eiscreme, Schokolade, Speck, Fleisch… der 3D-Druck revolutioniert die Küche! Und wenn Sie sich fragen, ob es 3D-Lebensmitteldrucker gibt, lautet die Antwort: Ja. Einige von ihnen sind Foodini von Natural Machines, Brill 3D Culinary Studio, Mycuisini 2.0 oder Choc Creator V2 Plus für den Schokoladendruck.

Impresora 3D Foodini

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