{"id":18453,"date":"2024-12-18T15:00:43","date_gmt":"2024-12-18T14:00:43","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=18453"},"modified":"2024-12-18T15:05:19","modified_gmt":"2024-12-18T14:05:19","slug":"3d-druck-mit-keramik-featured-170420191","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/3d-druck-mit-keramik-featured-170420191\/","title":{"rendered":"Keramik 3D-Druck: Eine Revolution in der additiven Fertigung?"},"content":{"rendered":"

Die Verwendung von Keramik geht auf das antike Griechenland zur\u00fcck und wurde urspr\u00fcnglich f\u00fcr die Entwicklung von T\u00f6pfen oder Tellern f\u00fcr Lebensmittel geschaffen, die in der Regel aus Ton bestehen, der bei Temperaturen von bis zu 500\u00ba gebrannt wird. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurden die Attribute dieser Materialien<\/a> auch in der Industrie entdeckt: Sie bieten unter anderem eine interessante thermische und elektrische Isolierung von Motoren. Aufgrund seiner langen Geschichte wurde der keramische 3D-Druck<\/a> auf dem Markt ziemlich erwartet, da keramische Materialien \u00fcber mechanische Eigenschaften und hochaufl\u00f6sende Geometrien verf\u00fcgen, die mit herk\u00f6mmlichen Techniken nicht h\u00e4tten genutzt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n

Laut einer von MarketDigits im April 2024 ver\u00f6ffentlichten Marktstudie wurde der Markt f\u00fcr den keramischen 3D-Druck im Jahr 2023 auf 270 Millionen US-Dollar gesch\u00e4tzt und soll bis 2032 auf 2,6 Milliarden US-Dollar anwachsen, wobei im analysierten Zeitraum ein Wachstum von 28,6 % zu verzeichnen war. Es handelt sich um eine wachsende Fertigungstechnologie, die im Vergleich zu Polymer- oder Metallverfahren noch immer einen Nischenmarkt darstellt. Aber mit dem 3D-Keramikdruck lassen sich je nach gew\u00e4hltem Material pr\u00e4zise, widerstandsf\u00e4hige und technische Teile herstellen. Wir m\u00f6chten Ihnen einen \u00dcberblick \u00fcber die Grundlagen der additiven Fertigung<\/a> mit Keramik geben und Ihnen zeigen, welchen Stellenwert sie in der Branche einnimmt.<\/p>\n

\"impression<\/p>\n

Die verschiedenen Arten von Keramik<\/h3>\n

Historisch gesehen ist Ton das am h\u00e4ufigsten verwendete Material, wenn es um die Herstellung mit keramischen Materialien<\/a> geht, nicht zuletzt, weil es ein nat\u00fcrliches Material ist, das in fast jeder Umgebung leicht zu finden ist. In dem Ma\u00dfe, wie sich die Materialien weiterentwickelt haben, sind auch neue M\u00f6glichkeiten der Herstellung entstanden. Derzeit gibt es verschiedene Arten von Keramik: Die g\u00e4ngigsten sind diejenigen, die wir in unserer allt\u00e4glichen Umgebung verwenden, wie Geschirr, Fliesen etc. Au\u00dferdem gibt es Strukturkeramik, die im Bauwesen verwendet wird, wie z. B. Dachziegel oder Ziegelsteine, feuerfeste Keramik, die f\u00fcr Beschichtungen verwendet wird, und schlie\u00dflich technische Keramik, die Materialien mit hoher mechanischer, thermischer, chemischer und elektrischer Best\u00e4ndigkeit umfasst.<\/p>

\"\"<\/a><\/div>\n

Die letztgenannte Familie<\/a> ist in der Branche der additiven Fertigung besonders beliebt, weil sie f\u00fcr die Industrien, die sie verwenden, sehr interessante Eigenschaften aufweist. Es gibt zwei Hauptkategorien: Oxide und Nicht-Oxide, die aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Diese technischen Keramiken sind in verschiedenen Formen erh\u00e4ltlich: Filament, Pulver, Harz, was sich auf die Wahl des Druckverfahrens auswirkt. Zu den beliebtesten geh\u00f6ren Aluminiumoxid, das wegen seiner H\u00e4rte und Hochtemperaturbest\u00e4ndigkeit gesch\u00e4tzt wird, und Zirkoniumdioxid, das sehr gute mechanische Eigenschaften aufweist.<\/p>\n

\"\"

Ton wird viel im 3D-Druck verwendet (Bildnachweis: Femke Rijerman)<\/p><\/div>\n

Die Verfahren des keramischen 3D-Drucks<\/h3>\n

Bindung von Pulver und Keramik<\/h4>\n

Anfang der 1990er Jahre erfand das MIT die Technologie der Pulverbindung, die sp\u00e4ter von der Z Corporation \u00fcbernommen wurde, die wiederum 2012 von 3D Systems aufgekauft wurde. Bei dieser Technik wird Pulver mithilfe eines Bindemittels verfestigt – einer der Vorteile dieser Technologie ist die M\u00f6glichkeit, farbige Teile ohne Druckmedien herzustellen. Bei dem Pulver kann es sich um Keramik handeln, die Schicht f\u00fcr Schicht kommt und das gew\u00fcnschte Teil formt.<\/p>\n

Tecnalia Research & Innovation ist ein Anwender der Binder Jetting-Maschinen von Destkop Metal und stellt unter anderem Teile aus Siliziumkarbid her. I\u00f1igo Agote, Projekt- und Gruppenleiter, berichtet: \u201eNach dem Sintern erhielten wir Teile mit einer Dichte, die mit den traditionell hergestellten kommerziellen Teilen vergleichbar ist. Dar\u00fcber hinaus waren auch die H\u00e4rte und die Bruchfestigkeit des Materials \u00e4hnlich.\u201c<\/em><\/p>\n

Stereolithographie und Photopolymerisation von keramischen Materialien<\/h4>\n

Die Stereolithografie<\/a> ist eine weitere beliebte Technologie im Bereich der additiven Fertigung; sie begann sich erst relativ sp\u00e4t f\u00fcr Keramiken zu interessieren, wird heute aber recht h\u00e4ufig eingesetzt und bietet ein hohes Ma\u00df an Pr\u00e4zision und Detailgenauigkeit. Wenn man das Spektrum erweitert, ist auch die DLP-Technologie, bei der ein Beamer statt eines Lasers als W\u00e4rmequelle verwendet wird, mit Keramiken kompatibel.<\/p>\n

Auf dem Markt gibt es im Vergleich zum Pulverbindeverfahren mehr Akteure – allein in Frankreich sind 3DCeram, einer der Pioniere des keramischen 3D-Drucks durch Lichtpolymerisation, und Prodways zu nennen. Ebenfalls im Segment der Industriemaschinen bieten Lithoz<\/a>, Admatec oder 3D Systems L\u00f6sungen f\u00fcr den 3D-Druck mit Kunstharz f\u00fcr Keramik an. Schlie\u00dflich hat sich das Segment der Desktop-3D-Drucker seinerseits derzeit gut entwickelt und man kann von Herstellern wie Formlabs oder Tethon 3D sprechen. Das Ziel ist es, das Design von Keramikteilen einfacher und erschwinglicher zu machen.<\/p>\n

\"\"

Der Tisch der 3DCeram-Maschine C3600 ULTIMATE (Bild: Dominique FONTENAT)<\/p><\/div>\n

Materialextrusion<\/span><\/h4>\n

Die Materialextrusion ist wohl eine der am weitesten verbreiteten Technologien f\u00fcr den keramischen 3D-Druck auf dem Markt. Dabei werden Schichten aus keramischem Material aufgetragen, um das Teil oder Modell zu formen, wobei die Grundlagen der FDM-Technik<\/a> befolgt werden, jedoch mit Extrudern, die auf das Material abgestimmt sind. Bei dieser Methode werden Schichten aus keramischem Material zur Bildung des Teils oder Modells aufgebracht, wobei die Grundlagen der FDM-Technik befolgt werden, jedoch materialgerechte Extruder verwendet werden. In der Regel sind es Polymere oder Ton, die der Maschine zugef\u00fchrt werden, was sie zu einer erschwinglicheren Technik als die oben genannten machen kann.<\/p>\n

Wenn man sich auf die Verwendung von Ton konzentriert, findet man eine breite Palette von L\u00f6sungen, von Desktop-Maschinen wie die von 3D Potter bis hin zu technisch anspruchsvolleren Maschinen wie die von Lynxter oder gro\u00dfformatigen Maschinen wie die von WASP. Die Wahl h\u00e4ngt von der Endanwendung ab, wie es bei der additiven Fertigung \u00fcblich ist.<\/p>\n

Bei den Polymeren haben Sie die Wahl zwischen L\u00f6sungen, die Filamente verwenden, wie sie von der franz\u00f6sischen Firma Nanoe angeboten werden, oder Maschinen, die mit Granulat<\/a> kompatibel sind. In beiden F\u00e4llen sollten Sie die Nachbehandlungsschritte wie Entbindern und Sintern ber\u00fccksichtigen.<\/p>\n

\"3d

Liquid Deposition Modelling. (Bild: WASP)<\/p><\/div>\n

NanoParticle Jetting \u2122<\/span><\/h4>\n

Die Technik wurde von der israelischen Firma XJet entwickelt und besteht darin, Tausende von Tr\u00f6pfchen auf die Druckplatte zu bringen, die keramische Nanopartikel enthalten. \u201eDer Schl\u00fcssel zu NanoParticle Jetting \u2122 beginnt mit seiner einzigartigen Methodik der Fl\u00fcssigkeitsdispersion. Fl\u00fcssige Suspensionen, die feste Nanopartikel aus Herstellungs- und Tr\u00e4germaterialien enthalten, werden auf die Herstellungsplatte gespritzt, um Schicht f\u00fcr Schicht detaillierte Teile herzustellen. Die fl\u00fcssigen Suspensionen werden problemlos in versiegelten Kartuschen geliefert und installiert\u201c<\/em>, erkl\u00e4rte Hanan Gothait. \u201eDie Pr\u00e4zision unserer Druckk\u00f6pfe sowie die Verwendung ultrad\u00fcnner Schichten, die eine sehr hohe Z-Aufl\u00f6sung erzeugen, machen es einfach, sehr scharfe Teile herzustellen. Dies ist sehr wichtig, wenn man will, dass 3D-gedruckte Keramiken eine hervorragende Ma\u00dfform und optimale Toleranz erreichen.\u201c<\/em><\/p>\n

<\/div>\n

Anwendungen des keramischen 3D-Drucks<\/h3>\n

Der keramische 3D-Druck findet in vielen Branchen seinen Platz und hat seine Vorteile bereits unter Beweis gestellt. Wie bereits erw\u00e4hnt, sind einige technische Keramiken aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften und ihres W\u00e4rmeprofils besonders interessant. Je nach gew\u00e4hlter Keramik k\u00f6nnen Sie n\u00e4mlich Teile herstellen, die bei hohen Temperaturen widerstandsf\u00e4higer sind als Metall und gleichzeitig das Gewicht optimieren. Es handelt sich also um eine bew\u00e4hrte Technologie f\u00fcr die Luft- und Raumfahrtindustrie<\/strong><\/a>, die hohen Belastungen ausgesetzt ist, wenn es um Temperaturen geht. Dar\u00fcber hinaus sind einige Keramiken sehr korrosionsbest\u00e4ndig oder haben gute elektrische Isolationseigenschaften. Was die Anwendungen betrifft, so lassen sich mit dem 3D-Keramikdruck Hochfrequenzfilter f\u00fcr Kommunikationssysteme wie Satelliten, widerstandsf\u00e4higere Formen f\u00fcr die Herstellung von Turbinen sowie Werkzeuge und Teile f\u00fcr Satelliten konstruieren.<\/p>\n

\"\"

(Bild: Lithoz)<\/p><\/div>\n

Der 3D-Keramikdruck findet seinen Platz im medizinischen Bereich<\/a>, wo er die M\u00f6glichkeit bietet, ma\u00dfgeschneiderte Implantate oder auch pr\u00e4zise chirurgische Instrumente zu entwerfen. Einige Keramiken sind biokompatibel und bioresorbierbar und eignen sich daher ideal f\u00fcr die Entwicklung individueller Implantate. 3DCeram erkl\u00e4rt zum Beispiel: \u201eDie additive Fertigung erm\u00f6glicht es, die Lage und die Geometrie der Poren von Keramikersatzmaterialien zu kontrollieren, im Gegensatz zu Implantaten, die durch die Zugabe von organischem Schaum oder Porenbildnern por\u00f6s gemacht werden. Die dreidimensional strukturierte Porosit\u00e4t und der konstante Durchmesser der vollst\u00e4ndig miteinander verbundenen Poren f\u00f6rdern die Osseointegration und die mechanische Festigkeit der Ersatzmaterialien. Die mechanische Druckfestigkeit ist drei- bis f\u00fcnfmal h\u00f6her als bei herk\u00f6mmlichen por\u00f6sen Strukturen. Das Risiko einer postoperativen Entz\u00fcndung durch Mikrotr\u00fcmmer, die bei der Handhabung und Positionierung des Implantats zerbrechen, wird erheblich reduziert.\u201c<\/em><\/p>\n

Die Liste der Anwendungen des keramischen 3D-Drucks ist nicht ersch\u00f6pfend: Man kann \u00fcber seinen Einfluss auf die Kunst und die Bildhauerei<\/a> sprechen, dank der Extrusionsmaschinen, mit denen Ton auf pr\u00e4zise und komplexe Weise aufgetragen werden kann. In der Forschung und Entwicklung ist es eine besonders interessante Technologie. Viele Labore und Universit\u00e4ten haben n\u00e4mlich investiert, um schnell und kosteng\u00fcnstig Prototypen herzustellen. Die Teams f\u00fchren st\u00e4ndig Experimente und Tests durch, w\u00e4hrend derer sie auf ma\u00dfgeschneiderte, entwickelte Komponenten angewiesen sind. Der 3D-Keramikdruck bietet mehr Flexibilit\u00e4t und erm\u00f6glicht es, das betreffende Teil effizienter herzustellen. Schlie\u00dflich wird der 3D-Keramikdruck h\u00e4ufig eingesetzt, um die Kerne von Gussformen zu entwerfen.<\/p>\n

Hanan Gothait kommt zu dem Schluss: \u201eDie Technologie sollte als g\u00fcltige, notwendige und sogar bevorzugte Herstellungsmethode voll akzeptiert werden. Der 3D-Keramikdruck steckt noch in den Kinderschuhen, entwickelt sich aber schnell. Die wichtigste treibende Kraft in dieser Hinsicht ist der wachsende Bedarf an h\u00f6herer Temperaturbest\u00e4ndigkeit und Festigkeit von Teilen und Komponenten; Metalle haben ihre Grenzen, wo Keramik extrem gut funktioniert.\u201c<\/em><\/p>\n

\"impression

(Bild: Lithoz)<\/p><\/div>\n

Wie sieht die Zukunft von 3D-Druck mit Keramik aus?<\/span><\/h3>\n

Der 3D-Keramikdruck wird sich weiterentwickeln, das ist unbestritten. Aber genau wie die anderen additiven Fertigungstechniken, die in der Industrie eingef\u00fchrt werden, wird es noch einige Zeit dauern, bis er sich vollst\u00e4ndig durchgesetzt hat. Die Materialien werden zweifellos eine Schl\u00fcsselrolle spielen – technische Keramiken sind f\u00fcr die Industrie sehr attraktiv, aber auch traditionellere Keramiken haben in eher k\u00fcnstlerischen Bereichen eine Karte zu spielen.<\/p>\n

Die Verbreitung der Technologien f\u00fcr den 3D-Keramikdruck hat bereits begonnen, aber es gibt noch einige Details, die Hersteller, Abteilungen und Nutzer ber\u00fccksichtigen m\u00fcssen, bevor sie diese Technik einsetzen. Der CEO von XJet sagte: \u201eEs gibt einige wichtige Herausforderungen, die bew\u00e4ltigt werden m\u00fcssen, um dieses Wachstum zu erreichen, z. B. die Ausbildungsprogramme f\u00fcr Keramikingenieure. Die \u00dcbernahme dieser Technologie durch die wichtigsten Akteure auf dem Keramikmarkt, einschlie\u00dflich der Hersteller, Dienstleister und Endverbraucher, ist ein wichtiger Schritt auf diesem Weg. Sobald dieser Prozess beginnt, wird es einen Schneeballeffekt geben und die Technologie wird legitim und sehr beliebt sein\u201c.<\/em><\/p>\n

Welche Erfahrungen haben Sie mit 3D-Druck mit Keramik?\u00a0Teilen Sie uns Ihre Meinung mit und kontaktieren Sie uns. M\u00f6chten Sie eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach? Registrieren Sie sich jetzt f\u00fcr unseren\u00a0w\u00f6chentlichen Newsletter<\/a>\u00a0und folgen Sie uns auf\u00a0Facebook\u00a0<\/a>und\u00a0Twitter<\/a>, um stets auf dem Laufenden zu bleiben! Au\u00dferdem sind wir auch auf\u00a0XING\u00a0<\/a>und\u00a0LinkedIN<\/a>\u00a0zu finden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Die Verwendung von Keramik geht auf das antike Griechenland zur\u00fcck und wurde urspr\u00fcnglich f\u00fcr die Entwicklung von T\u00f6pfen oder Tellern f\u00fcr Lebensmittel geschaffen, die in der Regel aus Ton bestehen, der bei Temperaturen von bis zu 500\u00ba gebrannt wird. Gegen…<\/p>\n","protected":false},"author":6065,"featured_media":58341,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"content-type":"","footnotes":""},"categories":[49,12],"tags":[],"class_list":["post-18453","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-aktuelles","category-materialien"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/18453","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6065"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=18453"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/18453\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":58345,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/18453\/revisions\/58345"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/58341"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=18453"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=18453"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=18453"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}