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

Bildnachweis: Novadditive

Was die Geschichte der Fertigung betrifft, lässt sich die Verwendung von Keramik bis an den Anfang zurückverfolgen – das älteste bekannte Keramikartefakt datiert auf 28.000 v. Chr. Heute jedoch betritt dieses Material eine neue Ära: durch seinen Einsatz als 3D-druckbares Material eröffnen sich neue texturale und strukturelle Möglichkeiten. NOVADDITIVE, das erste spezialisierte Zentrum für die additive Fertigung von Keramik, steht an der Spitze dieser Materialrevolution. Wir sprachen mit Vincent Poirier, CEO von NOVADDITIVE, um die einzigartigen Eigenschaften keramischer Teile und den Weg zu erkunden, der dem AM-Keramikmarkt bevorsteht.

Könnten Sie uns etwas über sich und Ihren Einstieg in die Keramik erzählen?

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Ich habe einen Hintergrund von über 30 Jahren in verschiedenen Keramikindustrien, einschließlich klassischer und technischer Keramik, mit Anwendungen von Kunst, Sanitärartikel und Forschung bis hin zu Luftfahrt und Nuklear.

In Bezug auf 3D-Druck von Keramik bin ich seit mehr als 12 Jahren involviert. Ich sah eine Lücke in der 3D-Druck-Landschaft: Man findet leicht additiv gefertigte Kunststoffteile, dasselbe gilt für Metallteile, aber es ist ziemlich schwierig (wenn nicht unmöglich), ein Servicebüro zu finden, das keramische Teile per 3D-Druck anbietet. Nachdem ich das mehrere Jahre im Kopf hatte, gründete ich NOVADDITIVE 2020, um die Probleme zu lösen, die durch diesen Mangel an Service entstehen.

Lassen Sie uns auf NOVADDITIVE eingehen, das erste spezialisierte Zentrum für die Herstellung keramischer Teile durch multi-prozess additive Fertigung. Könnten Sie mehr darüber erzählen?

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Wir sind ein industrielles Unternehmen – kein Fab Lab, kein Druckerhersteller, sondern eine Fabrik. Die Herstellung maßgeschneiderter Teile für Menschen, die normalerweise keinen Zugang zu Keramik haben oder sie nicht einmal als Material für 3D-Druck in Betracht ziehen, liegt im Kern unseres Handelns – wir vereinfachen ihren Zugangsweg.

Wir bieten die meisten verfügbaren Technologien für Keramik-3D-Druck an – von den vier großen Technologiefamilien am Markt bieten wir drei an (SLA, FFF und LDM), die vierte kommt bald hinzu. Das bedeutet, wir können fast jedes AM-Projekt, das an uns herangetragen wird, in Betracht ziehen. Zudem können wir mit den meisten AM-kompatiblen Keramiken drucken – diese reichen von Aluminiumoxid, Zirkonoxid, ATZ, Silizium- und Aluminiumnitrid und Siliziumkarbid bis hin zu biokompatiblen Keramiken für technische Anwendungen und Porzellan, Cordierit-Mullit und Steingut für klassische Anwendungen. Jede unserer Technologien ist mit einem passenden Material gekoppelt. Dadurch können wir Teile für fast jeden Kunden liefern, der keramische Teile sucht. Da wir an keinen bestimmten Technologie- oder Druckerhersteller gebunden sind, können wir frei die Druckmethoden wählen, die am besten zu unserem Kunden und dessen Markt passen. Unterschiedliche Technologien bewältigen unterschiedliche Präzisionen, Dimensionen, Geometrien und Druckraten – wir haben einen Ausgleich dieser Fähigkeiten in den von uns angebotenen Technologien geschaffen. Nach dem Gespräch mit einem Kunden und der Feststellung seiner Anforderungen können wir die richtige Technologie und das richtige Material für ihn bestimmen, abhängig von der geforderten Präzision und Verwendung. Solche Gespräche machen unsere tägliche Arbeit aus.

Was sind die häufigsten Anwendungen additiv gefertigter Keramik, und gibt es Use-Cases, die Ihnen besonders in Erinnerung geblieben sind?

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

Beginnen wir mit einem besonders interessanten Beispiel: Wir produzieren maßgeschneidertes Tafelgeschirr für Spitzenrestaurants mit Michelin-Sternen, arbeiten eng mit bekannten Designern zusammen, um individuelle Gerichte, Teller und andere kulinarische Teile speziell für den Koch zu kreieren. Auf der anderen Seite haben wir Kunden in der Raumfahrttechnik. Einige der keramischen Teile, die wir produzieren, werden als strukturelle Komponenten in Raumschiffen eingesetzt, um die Gesamtleistung des Fahrzeugs zu verbessern. In Umgebungen, in denen Teile höheren Temperaturen standhalten oder kleiner und leichter sein müssen, erweisen sich Keramiken als hervorragendes Material. Zum Beispiel ist die Dilatation bestimmter Keramiken bei Temperaturschwankungen sehr gering, was sie perfekt für die volatilen Bedingungen im Weltraum macht.

Man sieht: 3D-Druckprozesse können die Eigenschaften von Keramik tatsächlich verbessern, indem sie komplexe Geometrien und kleinere Größen ermöglichen, die sonst nicht möglich wären. Daher kann die Kombination dieses Materials mit dieser Fertigungsmethode in Forschungskontexten sehr nützlich sein. Unser Keramikdruck ermöglicht Forschern, neue Geometrien und „unmachbare“ Formen in kürzerer Zeit zu erschließen.

Keramik-AM findet auch Anwendung in der Kunst und bei Luxusgütern. Ein sehr anspruchsvoller Markt, der extreme Präzision in der Produktion verlangt – wir können die sehr engen Toleranzen erreichen, die sie benötigen. Gleichzeitig fordern Verteidigungs- und Nuklearindustrien aus ganz anderen Gründen – wieder können wir die Eigenschaften von Keramik mit den komplexen Geometrien verbinden, die AM freischaltet, und wichtigen Wert für diese Märkte liefern.

Obwohl Keramik-AM oft als Nische galt, dokumentierte Formext 2022 eine beträchtliche Expansion und wachsendes Interesse in diesem Bereich. Was treibt die steigende Anerkennung des Werts von Keramik als druckbarem Material an?

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Es gibt im Wesentlichen drei Materialien, die wir drucken können – Kunststoffe, Metalle und Keramik. Der Kunststoffmarkt ist der größte, der Metallmarkt etwas kleiner, der Keramikmarkt der kleinste von allen. Es gibt jedoch mehrere Studien, die zeigen, dass Keramik im Bereich zunehmend beliebter wird. Hersteller suchen zunehmend nach innovativen Wegen, höhere Leistung beim Design und der Produktion neuer Teile zu erreichen. Keramik ist seit vielen, vielen Jahren bekannt und im Einsatz, aber heute entdecken Unternehmen, Forscher und Entwicklungsabteilungen, dass sie durch den Einsatz neue Eigenschaften erreichen können. Der Treiber für diesen Trend ist nicht Mode – es ist Leistung. Jetzt, da sie druckbar sind, bieten AM-Keramiken Antworten auf mehrere Probleme, die zuvor ungelöst waren. Ich glaube an die Trends und Studien deswegen. Wir finden, dass wir mit diesen Materialien mehr Wege finden werden, die Leistung voranzutreiben. Es gibt noch einige Schwierigkeiten. Keramik wird am besten von Leuten verstanden, die gewohnt sind, Keramik zu verwenden. Für weniger vertraute Leute gibt es immer diese Frage zur Sprödigkeit von Keramik – es ist eine kulturelle Annahme. Wenn wir Porzellanartefakte betrachten, denken wir fast immer an ihre Zerbrechlichkeit. Betrachtet man jedoch ihre mikroskopische Struktur, ist sie viel weniger spröde als Glas! Zudem unterliegt die Haltbarkeit von Keramik der Weiterentwicklung – im technischen Bereich haben Keramiken wie Zirkonoxid große Verbesserungen ihrer Zähigkeit erfahren. Das ermöglicht ihren Einsatz in anspruchsvollen mechanischen Anwendungen und bei High-End-Marken, die Tausende beeindruckender Uhren produzieren.

Uhrenteil aus schwarzem Zirkonoxid von Novadditive. Bildnachweis: Novadditive

Die Herausforderung besteht darin, Entwicklungsabteilungen, die Keramik nicht gut verstehen, in diese Welt der Keramik zu holen. Sie haben die tief verwurzelte Annahme, das Material sei schwer zu fertigen und breche leicht – jeden Tag und jede Woche bekomme ich Fragen dazu. Die Lösung und der Treiber, die industrielle Nutzung von Keramik noch weiter voranzutreiben, ist, Wissen über Keramik als AM-kompatibles Material zugänglicher zu machen – sowohl für technische Leute als auch für an 3D-Druck Interessierte. Erstens haben Keramiken ein sehr breites Anwendungsspektrum – man kann sie in Weltraumraketen, Elektronik, Nuklear, Ingenieurwesen, Medizin, überall einsetzen. Zweitens können sie in AM nicht nur für kleine Prototypen genutzt werden, sondern um multiple Teile im Maßstab mittlerer und sogar großer Serien herzustellen. Alles ist möglich.

Das ist die wichtigste Lücke, die überwunden werden muss. Wir müssen Leuten zeigen, die es vielleicht noch nicht verstehen: Ja, 3D-Druck von Keramik ist möglich, und diese Nutzung der Technologie kann einen weiten Horizont an Möglichkeiten eröffnen.

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

Was hält das kommende Jahr für Novadditive bereit?

Zwei große Initiativen stehen an. 3D-Druck wird für die Herstellung sehr großer Stückzahlen genutzt, wobei Kunststoffe derzeit das am meisten verwendete Material dafür sind. Bei Keramik wird dasselbe kommen. Eines Tages wird in einer Entwicklungsabteilung jemand aufwachen und einen Batch von 500.000 Keramikteilen wollen, die nur durch 3D-Druck machbar sind. An diesem Tag wird NOVADDITIVE da sein. Wir bereiten uns vor, indem wir industrielle Anlagen installieren, die große Serienfertigung bewältigen können. Natürlich werden wir immer Prototypen- und Kleinserien-Services anbieten, aber wir werden die Bandbreite der bestellbaren Stückzahlen für unsere Kunden erweitern, sodass sie Hunderttausende Teile bestellen können, wann immer dieser Tag kommt. Die zweite Initiative betrifft unsere Beschleunigung von Forschung & Entwicklung. Das ist wichtig. Als 3D-Druck-Spezialisten ist es kritisch, dass wir die Veröffentlichung neuer Technologien und Branchenentwicklungen verfolgen. Gleichzeitig sind wir genauso Keramiker wie AM-Hersteller – wir müssen auf Neuigkeiten zu neu veröffentlichten Keramikmaterialien hören und neue Rezepturen für die Produktion entwickeln. Wir müssen Materiallieferanten finden, die die Anforderungen unserer Kunden noch präziser erfüllen können. Unsere F&E-Fortschritte werden es uns ermöglichen, noch enger mit unseren Kunden zusammenzuarbeiten und ihren Wünschen mit noch größerer Aufmerksamkeit zu folgen. Diese Forschung und Entwicklung wird ein Kern-Treiber sein, um den Umfang unserer Tätigkeit zu erweitern.

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