Lithoz und ORNL schließen Kooperation zur Erforschung und Entwicklung von Hochleistungskeramiken ab
Keramische Teile gewinnen in den verschiedenen Branchen an immer mehr Wichtigkeit. So werden sie in der Luft- und Raumfahrt, im Verteidigungssektor und in der Industrie mit zunehmender Häufigkeit eingesetzt. Mit diesen Einsatzbereichen sind auch sehr hohe Ansprüche an ein Material verbunden, zum Beispiel müssen sie sehr hohen Temperaturen standhalten können. Um die Entwicklung im Bereich der Hochtemperaturkeramiken voranzutreiben, haben das österreichische Unternehmen Lithoz GmbH und das Oak Ridge National Laboratory (ORNL) des US-Energieministeriums ein Cooperative Research and Development Agreement (CRADA) abgeschlossen, wie am 5. Dezember von Lithoz bekannt gegeben wurde.
Im Fokus dieses Kooperationsvertrags für Forschung und Entwicklung steht, die 3D-Drucktechnologie von Lithoz zu nutzen, um weitere Forschungsarbeit im Feld der Verarbeitung von Nichtoxidkeramiken in der additiven Fertigung vorzunehmen. Gemeinsam arbeiten die Partner daher daran, 3D-gedruckte nicht-oxide Keramikteile zu produzieren, die extrem hohen Temperaturen standhalten können. Dadurch erhoffen sich die Beteiligten, die additive Fertigung dieser Keramiken für die Industrie skalierbar zu machen. „Dieses Projekt baut auf ORNLs jahrelanger Forschung in der Entwicklung und Prüfung von Hochtemperaturmaterialien und Keramiken auf. Durch die Kombination unseres Fachwissens mit den 3D-Druckfähigkeiten von Lithoz haben wir das Potential, das Konzept der Hochtemperaturkeramikverarbeitung zu verändern,“ heißt es von Corson Cramer, Wissenschaftler am ORNL.
Lithoz LIS-Technologie und ORNLs Erfahrung sollen Weg zum Erfolg ebnen
Zum Einsatz kommen soll die neue 3D-Drucktechnologie von Lithoz, das Laser-Induced Slipcasting, denn diese LIS-Technologie könnte die Laser-Trocknung von nicht-oxiden Keramiken mit hohem Berechnungsindex ermöglichen. Lithoz hat dieses 3D-Druckverfahren erst vor kurzem kommerzialisiert. LIS stützt sich auf die Technologie der Lasersuspensionstrockung oder Netzformung, die es möglich macht, computergesteuerte Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission zu steuern, welche dann flüssigkeitsgelagerte Schichten von Feststoffen austrocknet. Ziel dieser Technologie ist es, komplexe geometrische Teile herzustellen und das vor allem in einem größeren Maßstab als die bisherigen Formgebungsverfahren es erlauben. Indem komplizierte innere Kanäle in das 3D-druckbare Design einbezogen werden, können die Teile schlussendlich leichter ausfallen und effizienter produziert werden. Außerdem ermöglicht die Technologie eine erweiterte Material-Palette, da sie sich auch für die Verarbeitung von dunklen Keramiken wie Siliziumkarbid und Siliziumnitrid eignet.
Auf dieser Basis aufbauend liegt der Fokus des ORNL-Lithoz-Abkommens darauf, die Technologie weiterzuentwickeln und auf ihr volles Potential hin zu testen. Einerseits wird die Leistungsfähigkeit der Technologie geprüft, indem sie mit einem gängigen Oxid-Keramikmaterial getestet wird. In weiteren Schritten erfolgt der 3D-Druck aus einem Primärmaterial – wie Siliziumnitrid und Siliziumkarbid – welches in einem Folgeschritt aus der geformten Komponente entbunden wird. Diese Etappe ist für das Ziel des Kooperationsabkommens, nämlich Hochleistungskeramiken für Extremtemperaturen zu schaffen, entscheidend, denn Siliziumnitrid und Siliziumkarbid sind in der Luft- und Raumfahrt besonders gefragt. Die entbundene Substanz wird durch Sintern erneut in einen Feststoff verwandelt, welcher dann auf seine Leistung und Eigenschaften getestet wird. Keramische Teile für extrem hohe Temperaturen auf industriellem Niveau additiv zu fertigen, eröffnet weiterführende Anwendungsbereiche in der Luftfahrt, Raumfahrt, sowie in der Verteidigungsindustrie und in verschiedenen Hochleistungsanwendungen diverser Branchen.
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*Bildnachweise: Lithoz
