Erste Schritte mit dem Keramik-3D-Druck

Der 3D-Druck mit keramischen Materialien ist noch relativ neu im Arsenal der Additivhersteller, bietet aber dennoch ein breites Anwendungsspektrum, von schönen künstlerischen Kreationen bis hin zu vielseitigen Industrieteilen. Im heutigen Tutorial geben wir eine kurze Einführung in den 3D-Keramikdruck, wie die Technologie funktioniert und wie Sie sicherstellen können, dass Ihr erstes Design ein Erfolg wird.

Wie funktioniert es?

Derzeit gibt es zwei Hauptmethoden für den 3D-Druck von Keramik:den strahlbasierten Druck und den extrusionsbasierten Druck.

Einige keramische 3D-Drucke verwenden einen Jetting-basierten Ansatz, bei dem eine Flüssigkeit in ein Pulverbett gebrannt wird, um das ausgewählte Material zu binden. Ist auf diese Weise eine Schicht aufgebaut, wird das Druckbett abgesenkt und eine neue Pulverschicht aufgetragen. Dieser Vorgang wird dann wiederholt, bis das gesamte Objekt aufgebaut ist.

Alternativ können Teile mit Extrusionstechniken gedruckt werden (ein beliebter Ansatz beim Drucken mit Ton). Bei diesem Verfahren trägt ein Extruder schichtweise Material auf das Druckbett auf, ohne dass ein Bindematerial erforderlich ist.

Während dies die beiden am weitesten verbreiteten Methoden sind, etablieren sich andere langsam aber sicher. Prodways bietet beispielsweise Keramikdruck mit der eigenen DLP® MOVINGLight®-Technologie an, die speziell für industrielle Anwendungen entwickelt wurde.

Unabhängig davon, welches Verfahren verwendet wird, befindet sich das Objekt nach dem Drucken immer noch in einem „grünen“ Zustand und muss in einem Ofen gebrannt werden, um jegliche Feuchtigkeit zu entfernen und das Teil zu härten. Nach dem ersten Brand wird eine Vorglasurschicht aufgetragen und trocknen gelassen. Anschließend wird das Teil erneut gebrannt und eine Glasur aufgetragen. Anschließend wird das Teil ein letztes Mal gebrannt und eine weitere Glasur aufgetragen, um ein glänzendes, glattes Finish zu erzielen.

Bewerbungen

Am offensichtlichsten kann der 3D-Keramikdruck verwendet werden, um eine breite Palette attraktiver Wohndekorationen zu erstellen. Es bietet Künstlern und Designern völlig neue Werkzeuge, um ihre Konzepte zum Leben zu erwecken. Als Bonus sind die Materialien, die beim Keramikdruck verwendet werden, nachdem sie in der Nachbearbeitung beschichtet wurden, absolut lebensmittelecht, was bedeutet, dass sie zum Bedrucken von Küchengeschirr verwendet werden können.

Es ist jedoch wichtig zu bedenken, dass der Keramikdruck auch in der Industrie, in der Medizin und sogar in der Raumfahrt Anwendung findet. So können beispielsweise im Industriebereich Keramikventile und Filterelemente jetzt 3D-gedruckt werden, wodurch die Lagerhaltung von Ersatzteilen drastisch reduziert und bedarfsgerechte Funktionsteile generiert werden können. Gleichzeitig kann im medizinischen Bereich Keramik in 3D gedruckt werden, um maßgeschneiderte Zahnimplantate für Patienten herzustellen.

Materialien

Eine Reihe neuer und traditioneller Keramikmaterialien sind jetzt 3D-druckbar, darunter:

• Ton. Für den Druck steht eine Reihe verschiedener Tonmaterialien mit spezieller Technologie – wie der LDM-Extruder von WASP – zur Verfügung, um sowohl Profis als auch Bastler bei der Erforschung dieses Materials zu unterstützen.
• Aluminiumoxid-Silikat. Dies wird in Pulverform von iMaterialise in Belgien verwendet, die beim Drucken Kieselsäure oder Porzellan als Bindemittel verwenden.
• Aluminiumoxid/Zirkonoxid. Das Material der Wahl für funktionelle Keramikteile, das in Industriekreisen weit verbreitet ist.
• Porzellan. Derzeit von Shapeways als SLS-Material angeboten. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, dass eine größere Auswahl an Veredelungsoptionen als bei anderen Keramikmaterialien verfügbar ist, einschließlich matter Oberflächen.

Ihr Design zum Leben erwecken

Um Ihnen den Einstieg zu erleichtern, hier einige praktische Tipps zur Gestaltung Ihrer Keramikteile:

• Vermeiden Sie ineinandergreifende Teile, da diese mit der aktuellen keramischen 3D-Drucktechnologie nicht erreichbar sind.
• Wenn die Teilegenauigkeit ein wichtiges Anliegen ist, berücksichtigen Sie unbedingt die verschiedenen Glasurschichten, die allen Keramikteilen hinzugefügt werden müssen, da diese die Oberfläche des Teils.
• Vermeiden Sie dünne und/oder nicht unterstützte Wände. Diese laufen nicht nur beim Drucken Gefahr, sich zu verziehen, sondern können auch zu leicht beschädigt werden, wenn das Grünteil nach dem Drucken in den Ofen transportiert wird.
• Scharfe Winkel können während des Brennens brechen und können während des Finishing-Prozesses geglättet werden. Vermeiden Sie sie also nach Möglichkeit.
• Denken Sie beim Drucken auf Pulverbasis daran, Austrittslöcher in Ihr Design einzubeziehen, damit überschüssiges Pulver entfernt werden kann, bevor das Teil gebrannt wird. Dies ist wichtig, da überschüssiges Pulver, das nicht entfernt wird, die Qualität der Oberflächenbehandlung Ihres Teils beeinträchtigt.
• Stellen Sie sicher, dass Ihr Teil eine starke, stabile Basis hat und denken Sie daran, dass dieser Bereich unglasiert bleiben muss.

Keramischer 3D-Druck ist eine überraschend vielseitige Technologie, die definitiv weitere Untersuchungen seitens der Hersteller erfordert. Wir sind gespannt, wie es sich in naher Zukunft weiterentwickeln wird, da immer mehr Hersteller es in ihre eigenen Prototyping- und Produktionsprozesse integrieren.