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10.07.2018 | Keramik, Glas | Nachricht | Onlineartikel

Hochleistungskeramik und Hartmetalle im 3D-Druck

Autor:
Wiebke Sanders

Die Hochschule Aalen baut ihre Kompetenz im Bereich Additive Manufacturing aus und forscht an Hochleistungskeramik und Hartmetall, Werkstoffe, die als leistungsfähigste unserer Zeit gelten. Dafür erwarb das LaserApplikationsZentrum einen Keramik-3D-Drucker, einen Lithoz CeraFab 7500.

Der Drucker dient der Erforschung neuer Materialien und dem Bau neuartiger Werkzeuge, zum Beispiel für die Zerspanung. Prof. Dr. Harald Riegel ist Leiter des LaserApplikationsZentrums und Forscher im strategischen FH-Impulsprojekt „Smarte Materialien und intelligente Produktionstechnologien für energieeffiziente Produkte der Zukunft“ (SmartPro). Er unterstreicht: "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, so Riegel weiter. Der neue 3D-Drucker ermöglicht die Fertigung von Hochleistungskeramik mit Materialeigenschaften wie aus der konventionellen Fertigung. Damit können sehr leistungsfähige Werkzeuge mit geringerem Verschleiß gegenüber herkömmlichen Werkzeugen aus Schnellarbeitsstahl hergestellt werden. Sie zeichnen sich durch höhere Materialhärte und höhere Temperaturbeständigkeit aus. Die Bauteile werden mit einer auf Lithografie basierenden Herstellungstechnik gefertigt. Bei diesem Verfahren ist ein Keramik- oder ein Hartmetallpulver in einem photosensitiven Harz gelöst. Durch gezielte Belichtung des Harzes mit ultraviolettem Licht härtet es selektiv aus. Im nächsten Prozessschritt wird das polymerisierte Harz entfernt und anschließend gesintert. Durch den schichtweisen Aufbau der Bauteile sind beispielsweise auch innenliegende Kühlkanäle möglich, die mit etablierten Verfahren nicht realisierbar sind.

Das Gerät wurde innerhalb des Forschungsprojekts FlexLight4.0 („Flexibles Licht als Enabler von hochfunktionalisierten, adaptiven optischen Elementen und Sensoren für Realtime Messungen bei I4.0 Applikationen“) beschafft und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Im diesem Forschungsvorhaben wird eine komplette digitale Fertigungskette zur Herstellung von Bauteilen aus Metallen und Keramik aufgebaut werden, die auf Licht als Werkzeug mit flexiblen und anpassungsfähigen Eigenschaften basiert.

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