3D-Druck mit Keramik Viele Vorteile und zwei große Herausforderungen

Autor: Simone Käfer

Technische Keramik bietet einige Vorteile gegenüber Metall. Doch sie wird nicht oft verwendet, weshalb Anwender noch der einen und anderen Schwierigkeit gegenüber stehen.

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Der Kleinmotorenhersteller Maxon beschäftigt sich seit einem Jahr mit 3D-Druck mit technischer Keramik.
Der Kleinmotorenhersteller Maxon beschäftigt sich seit einem Jahr mit 3D-Druck mit technischer Keramik.
(Bild: Simone Käfer)

Es sind die Details, die feinen Geometrien und die Hohlstrukturen von denen sich das Keramik-Team von Maxon Motor begeistern lässt. Denn diese sind bei den fragilen Grünteilen aus technischer Keramik bei konventionellen Verfahren schwer umsetzbar bis unmöglich. Am Standort Sexau bei Freiburg arbeitet der Klein- und Kleinstmotorenhersteller Maxon Motor schon länger erfolgreich mit dem Werkstoff Keramik – aber erst seit gut einem Jahr auch mit Additiver Fertigung.

Da Keramik verschleißärmer als Metall ist, stellt das Team um Andreas Philipp, Head of Competence Center CIM/MIM bei Maxon beispielsweise Getriebeachsen aus Keramik her. Außerdem ist der Werkstoff flexibel und eignet sich somit für Federn. „Aber Keramik bricht sehr leicht“, so Philipp. Die Eigenschaften temperaturbeständig, isolierend und EMV-sicher sind sowohl für die Industrie als auch für medizintechnische Anwendungen wichtig. Die meisten Produkte fertigt Maxon jedoch in klassischen Verfahren wie Spritzguss und Extrusion.

Nach zwei Jahren intensiver Recherche und Tests hat sich das Keramik-Team von Maxon für einen Ceramaker 900 von 3DCeram entschieden. Der SLA-Drucker hat einen Bauraum von 300 mm × 300 mm × 100 mm, einen 2kW-UV-Laser und verarbeitet Schichtdicken von 0,010 bis 0,125 mm. Für das Verfahren der Stereolithografie ist die Keramik in Pasten erhältlich. Maxon verarbeitet zwei Materialien: Zirkonoxid (ZrO2) nutzen sie vorwiegend für industrielle und medizintechnische Anwendungen und Aluminiumoxid (Al2O3) für Anwendungen in der Elektrotechnik.

Zwei Herausforderungen begegnet das Team von Maxon beim 3D-Druck mit technischer Keramik. Eines betrifft die Konstruktionssoftware. Keines der am Markt erhältlichen Programme ist auf die Bedürfnisse technischer Keramik ausgelegt. Die zweite Herausforderung liegt im Postprocessing: Da ein 3D-gedrucktes Keramikbauteil als Grünling noch sehr weich ist, ist der Reinigungsprozess aufwendig. Außerdem muss der Grünling zum Entbindern. Dabei schrumpft das Bauteil.

Mehr Erfahrungen mit 3D-Druck mit Keramik

Ob Philipp und sein Team bei Maxon die Herausforderungen mit der Konstruktionssoftware und dem Postprocessing lösen konnten? Die Kollegen von MM Maschinenmaschinenmarkt haben es sich die Keramikproduktion in Sexau angesehen.

Erste Erfahrungen im 3D-Druck mit Keramik

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 Simone Käfer

Simone Käfer

Redakteurin für Additive Fertigung