Beim 3D-Druck werden CAD-Daten von Bauteilen zunächst digital in dünne Scheiben geschnitten und diese schichtweise in einer Druckmaschine nacheinander verarbeitet. Die Technologie basiert auf der von Tintenstrahldruckern.

Durch selektive Verfestigung von Pulver durch den Binder aus dem Druckkopf der Maschine, kann so ein Bauteil aufgebaut werden. Die Zerlegung in viele Einzelschichten macht es möglich, geometrisch sehr komplexe Bauteile in relativ kurzer Zeit herzustellen. Somit ist der 3D-Druck sehr oft das Verfahren der Wahl bei der Herstellung von Prototypen. Eine CAD-Datei genügt, um ein Bauteil zu erstellen. Durch solch schnelle Prototypenfertigung können Entwicklungszyklen neuer Produkte verkürzt und Kosten reduziert werden. Während oftmals lediglich Gips in solchen Maschinen verarbeitet und kommerziell angeboten wird, ermöglichen vorangegangene Entwicklungen im WZR die Verarbeitung von keramischen Pulvern wie Al2O3 für Bauteile, die anschließend auch bei hohen Temperaturen oder in extrem aggressiven Medien eingesetzt werden können. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, Entwicklungen zur Konditionierung anderer keramischer Werkstoffe für den 3D-Druck durchzuführen.


Produktbeispiel – Maßgeschneiderte Brennhilfsmittel

Der Sinterprozess stellt in der Fertigung keramischer Komponenten einen entscheidenden und kostenintensiven Schritt dar. Um den Brennraum möglichst gut zu nutzen, werden die Bauteile auf Brennhilfsmitteln platziert. Diese bestehen in der Regel aus Platten, die mittels Stützen übereinander gestapelt werden. Traditionell werden Platten mit einer Dicke zwischen 10 und 30 mm eingesetzt.

Viele keramische Bauteile für technische Anwendungen sind heute sehr klein und filigran. Bei der Verwendung traditioneller Platten nehmen sie sehr häufig deutlich weniger Volumen im Ofen ein als die Brennhilfsmittel. Damit erhöhen sich die Kosten des Sinterprozesses, da relativ wenige Bauteile und viel Brennhilfsmittel aufgeheizt werden und der Ofenraum nicht optimal genutzt wird.

Insbesondere für kleine Bauteile, wie z.B. Fadenführer, Klingen, Düsen usw., die mittels Spritzguss hergestellt werden, ist der Einsatz von individuellen, an das Bauteil angepassten Brennhilfsmitteln zu empfehlen. Diese konnten bisher mit konventionellen Herstellungsverfahren nicht kostengünstig angeboten werden. Interessant ist es auch, Grünlinge in der Fertigung automatisch auf speziell gefertigte und der Bauteilgeometrie angepasste Unterlagen zu positionieren.

Durch den Einsatz des 3D-Druckens ist es heute möglich, Einzelanfertigungen nach Brennhilfsmittelindividuellen Vorlagen zu fertigen. Basis der Fertigung sind CAD-Daten, die dem Drucker zur Verfügung gestellt werden. Dieses Verfahren ermöglicht eine absolute Gestaltungsfreiheit. Nach einer speziellen Aufbereitung kann nahezu jeder keramischer Werkstoff verarbeitet werden.

Der Bauprozess im 3D-Drucker beginnt damit, dass eine dünne Pulverschicht mittels einer Walze vom Vorratsbehälter auf die Bauplattform aufgetragen wird. Als nächstes wird an den Stellen, die verfestigt werden sollen, von einem Druckkopf, der ähnlich wie der Druckkopf eines Tintenstrahldruckers funktioniert, der Binder aufgespritzt. Hierdurch wird lokal der Zusammenhalt der einzelnen Pulverteilchen erzeugt. Das nicht verfestigte Pulver verbleibt zunächst im Bauraum und stützt darauf folgende Schichten. Daher sind keine Stützkonstruktionen nötig.

Das Bautempo liegt bei etwa vier Schichten pro Minute, wobei sich die Schichtdicke zwischen 0,09 und 0,25 mm einstellen lässt. Üblicherweise wird mit einer möglichst geringen Schichtdicke gearbeitet, um eine glatte Oberfläche zu erreichen. Allerdings richtet sich die notwendige Schichtdicke auch nach den verwendeten Rohstoffen.

Nach Beendigung des Aufbauprozesses wird das überschüssige Pulver mittels Staubsauger und Pressluft entfernt. Um dem Bauteil eine optimale Festigkeit zu verleihen, wird es in einem weiteren Schritt einem angepassten Sinterprozess unterworfen. Durch diesen ist es möglich, die Porosität und damit verbunden die Temperaturwechselbeständigkeit optimal einzustellen.

Die Konstruktion individueller Brennhilfsmittel, die auf Ihre Bauteile zugeschnitten sind, kann auf Wunsch auch von uns vorgenommen werden, oder Sie stellen uns die notwendigen CAD-Daten für den 3D-Druck zur Verfügung. Ihrem Anforderungsprofil entsprechend, wählen wir den für Sie geeigneten Werkstoff aus.

Bitte richten sie Ihre Anfragen an 3ddruck@wzr.cc oder wenden Sie sich telefonisch an die +49 2226-1698-10.