Vincent Poirier über die 3D-Druck-Revolution in der Keramik – CEO von Novaadditive

Bildnachweis:Novaadditive

Was die Geschichte der Herstellung betrifft, lässt sich die Verwendung von Keramik bis zu den Anfängen zurückverfolgen:Das älteste bekannte Keramikartefakt stammt aus dem Jahr 28.000 v. Chr. Heute jedoch tritt dieses Material in eine neue Ära ein; Durch seinen Einsatz als 3D-druckbares Material eröffnen sich uns neue Textur- und Strukturmöglichkeiten. NOVADDITIVE, das erste spezialisierte Zentrum für die additive Fertigung von Keramik, steht an der Spitze dieser Materialrevolution. Wir haben mit Vincent Poirier, CEO von NOVADDITIVE, gesprochen, um die einzigartigen Eigenschaften von Keramikteilen und die Reise zu erkunden, die dem AM-Keramikmarkt bevorsteht.

Könnten Sie mir etwas über sich erzählen und wie Ihr Interesse an Keramik begann?

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Ich verfüge über mehr als 30 Jahre Erfahrung in verschiedenen Keramikindustrien, einschließlich klassischer und technischer Keramik, und spanne Anwendungen von Kunst, Sanitärkeramik und Forschung bis hin zu Luftfahrt und Nukleartechnik.

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Im Bereich 3D-Druckkeramik beschäftige ich mich seit mehr als 12 Jahren. Ich habe gesehen, dass es in der 3D-Druck-Landschaft eine Lücke gibt – man kann leicht additiv gefertigte Kunststoffteile finden, und das Gleiche gilt auch für Metallteile, aber es ist ziemlich schwierig (wenn nicht unmöglich), ein Servicebüro zu finden, das Keramikteile im 3D-Druck anbietet. Nachdem ich mir das mehrere Jahre lang im Kopf herumgetrieben hatte, gründete ich 2020 schließlich NOVADDITIVE mit dem Ziel, die Probleme zu lösen, die dieser mangelnde Service mit sich brachte.

Lassen Sie uns einen Blick auf NOVADDITIVE werfen, das erste spezialisierte Zentrum für die Herstellung von Keramikteilen durch additive Mehrprozessfertigung. Könnten Sie mir etwas mehr darüber erzählen?

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Wir sind ein Industrieunternehmen – kein Fab Lab, kein Druckerhersteller, sondern eine Fabrik. Die Herstellung maßgeschneiderter Teile für Menschen, die normalerweise keinen Zugang zu Keramik haben oder Keramik nicht einmal als Material für den 3D-Druck in Betracht ziehen, ist das Herzstück unserer Arbeit – wir vereinfachen ihren Zugang.

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Wir bieten die meisten verfügbaren Technologien für den 3D-Keramikdruck an – von den vier großen Technologiefamilien auf dem Markt bieten wir drei an (SLA, FFF und LDM), und die vierte wird bald ebenfalls verfügbar sein. Dadurch sind wir in der Lage, nahezu jedes an uns herangetragene AM-Projekt zu berücksichtigen. Darüber hinaus sind wir in der Lage, mit den meisten verfügbaren AM-kompatiblen Keramiken zu drucken – diese reichen von Aluminiumoxid, Zirkonoxid, ATZ, Silizium und Aluminiumnitrid und Siliziumkarbid über biokompatible Keramiken für technische Anwendungen bis hin zu Porzellan, Cordierit-Mullit und Steingut für klassische Anwendungen. Das bedeutet, dass jeder unserer Technologien ein passendes Material zugeordnet ist. Dadurch können wir fast jeden Kunden, der Keramikteile herstellen möchte, mit Teilen beliefern. Da wir nicht an einen bestimmten Technologieanbieter oder Druckeranbieter gebunden sind, können wir die Druckmethoden frei wählen, die am besten zu unseren Kunden und ihrem Markt passen. Beispielsweise können unterschiedliche Technologien unterschiedliche Präzisionen, Abmessungen, Geometrien und Druckraten bewältigen – wir haben bei den von uns zur Verfügung gestellten Technologien ein Gleichgewicht dieser Fähigkeiten hergestellt. Nachdem wir mit einem Kunden gesprochen und seine Anforderungen erfasst haben, sind wir in der Lage, die richtige Technologie und das richtige Material für ihn zu bestimmen, abhängig von der von ihm geforderten Präzision und Verwendung. Gespräche dieser Art gehören zu unserem Arbeitsalltag.

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Was sind einige der häufigsten Anwendungen von additiv gefertigter Keramik und gibt es Anwendungsfälle, die Ihnen besonders auffallen?

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In den zwei Jahren seit meiner Gründung von NOVADDITIVE hat unser Unternehmen Interesse aus einem sehr breiten Spektrum von Märkten erhalten.

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Um mit einem besonders interessanten Beispiel zu beginnen:Wir produzieren maßgeschneidertes Geschirr für Spitzenrestaurants mit Michelin-Sternen und arbeiten dabei eng mit bekannten Designern zusammen, um maßgeschneiderte Gerichte, Teller und andere kulinarische Teile speziell für den Chefkoch zu entwerfen. Andererseits haben wir aber auch Kunden aus der Raumfahrttechnik. Einige der von uns hergestellten Keramikteile werden als Strukturkomponenten in Raumschiffen verwendet, um die Leistung des gesamten Fahrzeugs zu verbessern. In diesen Umgebungen, in denen Teile höheren Temperaturen standhalten oder kleiner und leichter sein müssen, ist Keramik unserer Meinung nach ein hervorragendes Material. Beispielsweise ist die Ausdehnung einiger spezifischer Keramiken bei wechselnden Temperaturen sehr gering, was sie perfekt an die volatilen Bedingungen im Weltraum anpasst.

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Sie sehen, 3D-Druckverfahren sind tatsächlich in der Lage, die Eigenschaften von Keramik zu verbessern und komplexe Geometrien und kleinere Größen zu implementieren, die sonst nicht möglich wären. Daher kann die Kombination dieses Materials mit dieser Herstellungsmethode in Forschungskontexten sehr nützlich sein. Unser Keramikdruck ermöglicht es Forschern, in schnellerer Zeit neue Geometrien und „nicht realisierbare“ Formen zu erschließen.

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Ceramics AM findet auch Anwendung bei der Schaffung von Kunst und Luxusartikeln. Es ist ein sehr anspruchsvoller Markt, der höchste Präzision in der Produktion erfordert – wir sind in der Lage, die sehr genauen Toleranzen zu erreichen, die sie benötigen. Gleichzeitig stellen die Verteidigungs- und Nuklearindustrie aus ganz unterschiedlichen Gründen hohe Anforderungen – auch hier können wir die Eigenschaften von Keramik mit den komplexen Geometrien verknüpfen, die durch die additive Fertigung ermöglicht werden, und diesen Märkten einen wichtigen Mehrwert bieten.

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Obwohl Keramik-AM oft eher als Nische betrachtet wurde, dokumentierte die Formext 2022 eine beträchtliche Expansion und großes Interesse an diesem Bereich. Was treibt die zunehmende Anerkennung des Wertes von Keramik als druckbares Material voran?

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Im Großen und Ganzen können wir drei Materialien bedrucken:Kunststoffe, Metalle und Keramik. Der Kunststoffmarkt ist der größte, der Metallmarkt etwas kleiner und der Keramikmarkt der kleinste. Allerdings gibt es mehrere Studien, die zeigen, dass Keramik in diesem Bereich immer beliebter wird. Hersteller suchen zunehmend nach innovativen Möglichkeiten, um bei der Entwicklung und Produktion neuer Teile eine höhere Leistung zu erzielen. Keramik ist seit vielen, vielen Jahren bekannt und wird verwendet, doch heute stellen Unternehmen, Forscher und technische Abteilungen fest, dass sie durch ihre Verwendung neue Eigenschaften erreichen können. Der Treiber für diesen Trend ist nicht die Mode, sondern die Leistung. Da sie nun gedruckt werden können, bietet AM-Keramik eine Antwort auf mehrere bisher ungelöste Probleme. Deshalb glaube ich an die Trends und die Studien. Wir sind der Meinung, dass wir mit diesen Materialien weitere Möglichkeiten zur Leistungssteigerung entdecken können. Es gibt immer noch einige Schwierigkeiten. Keramik wird am besten von Menschen verstanden, die sie benutzen zur Verwendung von Keramik. Für Leute, die weniger vertraut sind:Wir haben immer die Frage nach der Sprödigkeit von Keramik – das ist eine kulturelle Annahme. Wenn wir beispielsweise Porzellanartefakte betrachten, denken wir fast immer an deren Zerbrechlichkeit. Betrachtet man jedoch seine mikroskopische Beschaffenheit, ist es viel weniger spröde als Glas! Darüber hinaus unterliegt die Haltbarkeit von Keramik einer Weiterentwicklung – im technischen Bereich haben beispielsweise Keramiken wie Zirkonoxid große Verbesserungen hinsichtlich ihrer Widerstandsfähigkeit erfahren. Dies ermöglicht den Einsatz in anspruchsvollen mechanischen Anwendungen und bei Luxusmarken, die Tausende erstaunlicher Uhren herstellen.

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Uhrenteil aus schwarzem Zirkonia von Novaadditive. Bildnachweis:Novaadditive

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Die Herausforderung besteht hier darin, technische Abteilungen, die sich mit Keramik nicht so gut auskennen, in einzubeziehen diese Welt der Keramik. Sie haben eine tief verwurzelte Annahme, dass das Material schwer herzustellen ist und leicht bricht – jeden Tag und jede Woche bekomme ich Fragen dazu. Die Lösung und der Antrieb, den industriellen Einsatz von Keramik noch weiter voranzutreiben, besteht darin, das Wissen über Keramik als AM-kompatibles Material sowohl für Techniker als auch für Menschen, die sich für 3D-Druck interessieren, zugänglicher zu machen. Erstens hat Keramik ein sehr breites Anwendungsspektrum – man kann sie in Weltraumraketen, in der Elektronik, in der Nukleartechnik, im Maschinenbau, in der Medizin, überall einsetzen. Zweitens können sie in AM nicht nur zur Herstellung kleiner Prototypen, sondern auch zur Herstellung mehrerer Teile im Maßstab mittlerer Serien und sogar großer Serienfertigung eingesetzt werden. Es ist alles möglich.

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Dies ist die wichtigste Lücke, die es zu überwinden gilt. Wir müssen Menschen, die vielleicht noch nicht verstehen, zeigen, dass der 3D-Druck von Keramik möglich ist und dass dieser Einsatz der Technologie einen weiten Horizont an Möglichkeiten eröffnen kann.

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Einer Ihrer Artikel erwähnt, wie die Menschheit seit prähistorischen Zeiten Keramik verwendet – es ist unglaublich, dass wir auch heute noch lernen, wie viel dieses Material leisten kann.

Was hält das kommende Jahr für Novaadditive bereit?

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Für uns stehen zwei große Initiativen an. Der 3D-Druck wird zur Herstellung sehr großer Teilemengen eingesetzt, wobei Kunststoff derzeit das am häufigsten verwendete Material hierfür ist. Für Keramik wird das Gleiche passieren. Eines Tages wacht in einer technischen Abteilung jemand auf und möchte eine Charge von 500.000 Keramikteilen haben, die nur durch 3D-Druck hergestellt werden können. An diesem Tag wird NOVADDITIVE vor Ort sein. Wir bereiten uns vor, indem wir Industrieanlagen installieren, die in der Lage sind, die Produktion großer Serienteile zu bewältigen. Natürlich werden wir immer Prototypen und Kleinserien anbieten, aber wir werden den Bereich der für unsere Kunden verfügbaren Teilemengen erweitern, so dass sie jederzeit Hunderttausende Teile bestellen können. Die zweite Initiative betrifft unsere Beschleunigung von Forschung und Entwicklung. Das ist wichtig. Als 3D-Druckspezialisten ist es für uns von entscheidender Bedeutung, die Veröffentlichung neuer Technologien und Branchenentwicklungen zu verfolgen. Gleichzeitig sind wir jedoch ebenso Keramiker wie AM-Hersteller, was bedeutet, dass wir uns Neuigkeiten über neu auf den Markt gebrachte Keramikmaterialien anhören und neue Rezepte für die Produktion entwickeln müssen. Wir müssen Materiallieferanten finden, die noch präziser auf die Anforderungen unserer Kunden eingehen können. Unsere Fortschritte in Forschung und Entwicklung werden es uns ermöglichen, noch enger mit unseren Kunden zusammenzuarbeiten und ihre Wünsche noch aufmerksamer zu verfolgen. Diese Forschung und Entwicklung wird ein zentraler Treiber für die Erweiterung des Umfangs unserer Aktivitäten sein.

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Erfahren Sie mehr darüber AMFG.