Showcase 23. Juli 2018

3D-Drucker für technische Keramik

Obschon eine Nachfrage besteht, gibt es erst wenige 3D-Drucker für Keramik die hohen Bauteilanforderungen gerecht werden. Die ZHAW hat daher in einem interdisziplinären Projekt einen 3D-Keramikdrucker auf Basis der Mikroextrusion mit anschliessendem Sintern entwickelt.

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…)
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Dienstleistungsgruppen:
Forschung und Entwicklung
    Anwendungsentwicklung

Anbieter, welcher diesen Showcase präsentiert

ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, ZPP Zentrum für Produkt- und Prozessentwicklung

Innovationsmanagement, Produktentwicklung, 3D Experience, Additive…
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Foto von Dr. Andreas Kirchheim

Dr. Andreas Kirchheim

ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, ZPP Zentrum für Produkt- und Prozessentwicklung

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