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Verfahrensübersicht von keramischem 3D-Druck

  • Leistungsstarke Verfahren zur additiven Fertigung wie der 3D Druck und das Selektive Lasersintern basieren auf dem Schichtauftrag eines fließfähigen Pulvers. Bei keramischen Pulvern ist eine gute Fließfähigkeit ab einer Partikelgröße von ca. 40 µm gegeben. Bei Pulvern mit zu feinen Partikeln sind die adhäsiven Kräfte zwischen den Partikeln vergleichbar groß wie die Kräfte, die durch die Gravitation auf die Partikel wirken, was einem gleichmäßigen Fließen des Pulvers und somit einem gleichmäßigen Schichtaufbau entgegensteht. Die Verwendung von feineren Pulvern hat jedoch Vorteile, wie z.B. eine bessere Sinteraktivität. Neben der nötigen minimalen Partikelgröße besteht für keramische Werkstoffe ein wesentliches Problem der pulverbasierten Verfahren in der Tatsache, dass das Pulverbett, also das durch Schichtauftrag gestapelte Pulver, eine zu geringe Dichte besitzt. Dies bringt grundsätzlich zwei Nachteile mit sich: zum einen verhindert eine zu geringe Packungsdichte des Pulvers denLeistungsstarke Verfahren zur additiven Fertigung wie der 3D Druck und das Selektive Lasersintern basieren auf dem Schichtauftrag eines fließfähigen Pulvers. Bei keramischen Pulvern ist eine gute Fließfähigkeit ab einer Partikelgröße von ca. 40 µm gegeben. Bei Pulvern mit zu feinen Partikeln sind die adhäsiven Kräfte zwischen den Partikeln vergleichbar groß wie die Kräfte, die durch die Gravitation auf die Partikel wirken, was einem gleichmäßigen Fließen des Pulvers und somit einem gleichmäßigen Schichtaufbau entgegensteht. Die Verwendung von feineren Pulvern hat jedoch Vorteile, wie z.B. eine bessere Sinteraktivität. Neben der nötigen minimalen Partikelgröße besteht für keramische Werkstoffe ein wesentliches Problem der pulverbasierten Verfahren in der Tatsache, dass das Pulverbett, also das durch Schichtauftrag gestapelte Pulver, eine zu geringe Dichte besitzt. Dies bringt grundsätzlich zwei Nachteile mit sich: zum einen verhindert eine zu geringe Packungsdichte des Pulvers den Aufbau kompakter Grünkörper und letztlich deren Sinterung zu einer dichten Keramik, zum anderen wird im Aufbauprozess das Bauteil durch das Pulverbett nicht ausreichend gestützt. Beim Auftragen einer neuen Pulverschicht kann die bereits verfestigte Struktur im Pulverbett verschoben werden, was zu Defekten in der Struktur bis hin zum vollständigen Verlust der Struktur führt. Aus diesem Grunde ist neben dem Aufbau des zu fertigenden Bauteils u.U. der Aufbau von zusätzlich sogenannten Supportstrukturen gefordert. Diese Supportstrukturen verankern das Bauteil mit der Bauplattform und fixieren es somit im Koordinatensystem des Bauraums der Anlage. Das Entfernen der Supportstrukturen erfordert nach dem eigentlichen additiven Fertigungsprozess einen zusätzlichen Prozessschritt, der zeitaufwendig und kaum zu automatisieren ist, und daher einer autonomen Fertigung, wie sie durch die Additive Fertigung realisiert werden kann, entgegensteht. Es werden unterschiedliche Strategien für die Stabilisierung des Pulverbetts und zur Erzielung einer hohen Packungsdichte der Partikel im Pulverbett aufgezeigt. Neben der Lagenweise SchlickerDeposition (LSD) werden Ergebnisse zur Gas Flow Assisted Powder Deposition vorgestellt.zeige mehrzeige weniger

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Metadaten
Autoren/innen:Jens Günster
Koautoren/innen:Andrea Zocca
Dokumenttyp:Vortrag
Veröffentlichungsform:Präsentation
Sprache:Deutsch
Jahr der Erstveröffentlichung:2016
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.4 Keramische Prozesstechnik und Biowerkstoffe
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Additive Fertigung
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Veranstaltung:AM Ceramics 2016
Veranstaltungsort:Nürnberg, Germany
Beginndatum der Veranstaltung:26.09.2016
Enddatum der Veranstaltung:27.09.2016
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:02.11.2016
Referierte Publikation:Nein