Bauteile

Das Fraunhofer-Zentrum HTL setzt additive Fertigungsmethoden zur Herstellung von Keramik- und Metallbauteilen ein. Es entwickelt und optimiert 3D-Druck-Verfahren und qualifiziert Materialien für den 3D-Druck.

Bauteile

Das Fraunhofer-Zentrum HTL setzt additive Fertigungsmethoden zur Herstellung von Keramik- und Metallbauteilen ein. Es entwickelt und optimiert 3D-Druck-Verfahren und qualifiziert Materialien für den 3D-Druck.

3D-Druck

Mittels modernster 3D-Drucker entwickelt und fertigt das Fraunhofer-Zentrum HTL kundenspezifisch Bauteile aus verschiedensten Materialien. Dabei zielt der 3D-Druck am HTL nicht nur auf die schnelle und kostengünstige Herstellung von Prototypen und Kleinserien, sondern auch auf die Erschließung neuer Konstruktionsmöglichkeiten in den Bereichen Keramik, Metall und Metall-Keramik-Komposite ab. Hierzu stehen mit einem Stereolithographie-Drucker und einem Pulverbettdrucker zwei komplementäre, moderne, generative Fertigungsverfahren zur Verfügung (vgl. Nachum, S.; Vogt, J.; Raether, F.: Additive Manufacturing of Ceramics: Stereolithography versus Binder Jetting).

Mittels Stereolithographie-Verfahren werden sehr hohe Gründichten erzeugt. Entsprechend hoch ist die Festigkeit daraus hergestellter Bauteile. Auch die Ortsauflösung des Verfahrens ist aufgrund der geringen Primärpartikelgröße (< 1 µm) und der Homogenität der eingesetzten Schlicker sehr hoch. Das Verfahren ist allerdings auf lichtdurchlässige Schlicker beschränkt und eignet sich deshalb nicht für den 3D-Druck von Metallen.

Beim Pulverbett-Verfahren können dagegen auch metallische Bauteile hergestellt werden. Da fließfähige Pulver (>10 µm) benötigt werden, sind die Gefüge gröber als beim Stereolithographie-Verfahren. Die Gründichte ist deutlich geringer, was die Anforderungen an die nachfolgenden Wärmebehandlungsverfahren erhöht. In der am HTL genutzten Variante des 3D-Drucks werden die Pulverpartikel über das Binder-Jetting-Verfahren gebunden. Ein Vorteil des Pulverbettverfahrens ist die größere Flexibilität bei den eingesetzten Rohstoffen im Vergleich zum Stereolithographie-Verfahren. Ein weiterer Vorteil ist der größere Bauraum der Pulverbettdrucker.

Bei beiden am Zentrum HTL eingesetzten 3D-Druck-Verfahren wird die Wärmebehandlung bewusst vom Formgebungsprozess getrennt. Dies vermeidet einige bekannte Schwierigkeiten anderer 3D-Druckverfahren, wie beispielsweise thermische Spannungen und Verzug beim Selective Laser Melting. Außerdem eröffnet dieses Vorgehen zusätzliche Möglichkeiten für die Materialsynthese. Die im Pulverbettverfahren erzeugten, großporigen Preformen können zum Beispiel anschließend mit Metallschmelzen infiltriert werden. Außerdem erlaubt die Trennung von Formgebung und Wärmebehandlung eine kostengünstige Parallelisierung der zeitaufwändigen Wärmebehandlung für große Chargen. Die Wärmebehandlungsverfahren können in unterschiedlichen Ofenatmosphären durchgeführt und mittels der am HTL verfügbaren ThermoOptischen Messanlagen (TOM) optimiert werden (vgl. Wärmeprozesse).  

Leistungsangebot:

  • Fertigung von Prototypen und Kleinserien aus Keramiken, Metallen oder Metall-Keramik-Kompositen mittels 3D-Druck
  • CAD-Konstruktion von .stl-Dateien
  • Prüfung der .stl-Dateien
  • Bauteilauslegung mittels FE-Simulation des Einsatzverhalten bei Bedarf
  • Entbinderung und Sinterung von 3D-Druck-Bauteilen
  • Schmelzinfiltration der Preformen
  • Bauteilcharakterisierung
  • Optimierung des Wärmebehandlungsprozesses
  • Schlickeroptimierung für Stereolithographieverfahren
  • Pulveroptimierung für Pulverbettverfahren

Themenbereiche des 3D-Drucks

 

3D-Druck: Technische Keramik

 

Pulverbett-Verfahren

Hier finden Sie den Flyer

 

Generative Fertigung von Metall-Keramik-Kompositen

Hier finden Sie den Flyer

 

Generative Fertigung

Das könnte Sie auch interessieren