3D-Drucker für technische Keramik

Für die additive Herstellung von Kunststoff- und Metallteilen gibt es heute ein vielfältiges Angebot an 3D-Druckern. Auch keramische Bauteile sind vom Markt gefragt, jedoch gibt es nur wenige 3D-Drucker, die den hohen Bauteilanforderungen gerecht werden. In einem interdisziplinären Entwicklungsprojekt wurde an der ZHAW unter Beteiligung des IMPE (Institute of Material and Process Engineering) und ZPP (Zentrum für Produkt- und Prozessentwicklung) aus den Erkenntnissen eines ersten Druckers der 3D-Keramikdrucker 2.0 entwickelt. 

Das Druckprinzip basiert auf einer Kombination von Mikroextrusion und FDM Fused Deposition Modeling. Die Prozessführung und die Präzision wurden beim Drucker 2.0 gegenüber dem Drucker 1.0 erheblich verbessert. Die Druckqualität und –geschwindigkeit konnten markant gesteigert werden. Dies wurde durch die Entwicklung eines neuen Druckkopfes mit neuer Fördergeometrie und genau gesteuerten Wärmezonen sowie neuer Drucksteuerung erreicht. Ebenso führten Anpassungen in der Steuerung dazu, dass nun komplexe Geometrien gedruckt werden können.

Der Drucker wurde für mehrere Druckköpfe konzipiert. Die Umsetzung soll in einem nächsten Drucker 2.1 umgesetzt werden. Auch sind durch das Druckprinzip weitere Materialentwicklungen, z.B. reine Kunststoffe, Komposite, magnetische oder ferroelektrische Materialien usw., denkbar. Die Verwendung von kommerziellen CIM- oder MIM-Feedstockgranulaten ist ein weiterer interessanter Ansatz.

Konstruktive Arbeiten (ZPP)

• Neukonstruktion und Bau des Druckers
• Steuerung des Druckers
• Implementierung Heizungs-, Antriebs-, Druckregelung

Materialentwicklung (IMPE)

• Herstellung von Al2O3, ZrO2 und SiC-Kompositen
• Entbinderungs- / Sinterprozedur zur Keramikherstellung
• Parameterstudien Drucken (p, T, v…)