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09.07.2018 | Additive Fertigung | Im Fokus | Onlineartikel

Keramik und Hartmetall im 3D-Druck

Autor:
Dieter Beste

Neue Technologien werden disruptiv genannt, wenn sie herkömmliche Verfahren in kurzer Zeit verdrängen und ersetzen. Additive Manufacturing (AM) ist ein solcher Fall. Die Liste der Werkstoffe, die im 3D-Druck verarbeitet werden können, wird immer länger.

Disruptive Technologien unterbrechen die Erfolgsserie etablierter Technologien und Verfahren und verdrängen oder ersetzen diese in mehr oder weniger kurzer Zeit. Oft sind sie zunächst qualitativ schlechter oder funktional spezieller, gleichen sich jedoch dann nach und nach an ihre Vorläufer an – und übertreffen sie schließlich. Springer-Autor Walter Huber zählt die aktuellen "game changer" auf Seite 6 in "Industrie 4.0 kompakt – Wie Technologien unsere Wirtschaft und unsere Unternehmen verändern" auf: 

  • Software und Daten
  • Big Data
  • Künstliche Intelligenz (KI)
  • Cyber Physical Systems (CPS)
  • Sensitive Roboter
  • Additive Manufacturing mit 3D-Druckern
  • Plattformen

Das Additive Manufacturing (AM) ist gegenwärtig auf dem Sprung, Spielregeln in der industriellen Fertigung zu ändern; eine Übersicht über die industriell relevanten laserbasierten AM-Verfahren geben Roland Lachmayer, Rene Bastian Lippert und Thomas Fahlbusch in "3D-Druck beleuchtet" ab Seite 21. 

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2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

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Additive manufacturing (AM) is usually defined as the process of joining materials to make objects from 3D model data, typically layer upon layer, as opposed to subtractive manufacturing methodologies, which remove material (American Society for …


Ein Beispiel für das revolutionäre Potenzial der additiven Fertigungsmethoden ist das klassische Sintern. Gesinterte Diamant-, Hartmetall- und Keramikwerkzeuge werden seit vielen Jahren für unterschiedliche Schneid- und Umformaufgaben verwendet. Ausgangsmaterialien für deren Herstellung in Sinterprozessen sind Pulver; der Vorgang selbst ist dann normalerweise eine reine Festkörperreaktion unter Temperatureinwirkung.

Die pulvermetallurgische Herstellung von Halbzeugen und Fertigteilen eröffnet Möglichkeiten, die beim Erschmelzen nicht gegeben sind. Da die Verarbeitung unterhalb der Schmelztemperatur erfolgt, können schlackenfreie Werkstoffe erzeugt werden." Werkstoffkunde, Seite 96.

Materialeigenschaften wie bei konventioneller Fertigung

Die Hochschule Aalen hat nun einen Keramik-3D-Drucker für ihr neues Laser-Applikations-Zentrum angeschafft. Ziel der Investition ist es, den 3D-Druck von Hochleistungskeramiken und Hartmetallen für den Bau zerspanender Werkzeuge zu erforschen und nutzbar zu machen. "Die neue additive Fertigungstechnik eröffnet uns Potenziale für die angewandte Forschung im Projekt SmartPro gemeinsam mit unseren über 50 Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft. Hohe Oberflächengüte und verbesserte Konturtreue zeichnen die 3D-Druck-Technologie aus", sagt Harald Riegel, Leiter des Laser-Applikations-Zentrums der Hochschule Aalen. Der neue 3D-Drucker ermögliche nun die Fertigung von Hochleistungskeramik mit Materialeigenschaften wie aus der konventionellen Fertigung. Das Verfahren zeichne sich durch großen Freiheitsgrad hinsichtlich der Formgebung aus. Die präzise Auflösung der Bauteilkontur betrage 40 µm. Die Festigkeit der Bauteile entspreche näherungsweise der Festigkeit herkömmlich hergestellter Werkzeuge. Und durch den schichtweisen Aufbau des Bauteils seien beispielsweise auch innenliegende Kühlkanäle möglich, die mit etablierten Verfahren nicht realisierbar sind. 

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