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Preis für 3D-gedruckte Keramikbauteile online berechnen

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Bedeutung von Keramikbauteilen in der Technik

Keramische Werkstoffe zeichnen sich durch besondere Materialeigenschaften aus. Sie sind in nahezu allen Bereichen von technischen Anwendungen zu finden. Besonders wenn die thermo-mechanischen Anforderungen sehr hoch sind. Darüber hinaus zeichnen die Keramik Eigenschaften wie Bioverträglichkeit und chemische Beständigkeit aus.

Bei Anwendungen mit Temperaturen über 300 °C und der gleichzeitigen Forderung nach elektrisch isolierenden oder nichtmagnetischen Eigenschaften ist Keramik der einzig einsetzbare Werkstoff. Kunststoffe sind zwar elektrische Isolatoren, jedoch können sie der thermischen Belastung nicht standhalten. Metallische Werkstoffe sind in erster Linie Leiter und kommen daher als isolierender Werkstoff nicht in Betracht. Darüber hinaus stoßen sie bei hohen Temperaturen in sauerstoffhaltiger Atmosphäre schnell an ihre Grenzen, denn sie verlieren massiv an Festigkeit und neigen zur Korrosion. Keramik dagegen bleibt bei Temperaturen weit über 1600 °C chemisch und mechanisch beständig.

Eine Gegenüberstellung von Stahl und Keramikwerkstoffen finden Sie auf unserer Homepage hier.

Konkrete Anwendungsbeispiele für 3D-gedruckte Keramik

Das Verfahren von Hilgenberg-Ceramics GmbH & Co. KG eignet sich nicht nur für Prototyping, sondern auch für kleinere und mittlere Serien. Im Folgenden sind Beispielanwendungen aufgeführt, sowie die für die Anwendung erforderlichen Eigenschaften der Keramik:

Medizintechnik

Keramische Eigenschaft: Biokompatibilität, Sterilisierbarkeit

Beispiel: Endoskopspitzen

Maschinenbau

Keramische Eigenschaft: Verschleißfestigkeit

Beispiel: Handlingsysteme, z. B. Greiferbacken

Otoplastik

Keramische Eigenschaft: Bio-Verträglichkeit, Ästhetik

Beispiel: Hörhilfen oder Gehörschutz

Elektrotechnik

Keramische Eigenschaft: elektrischer Isolator, nicht magnetisch

Beispiel: Spulenträger

Radiotechnik

Keramische Eigenschaft: Durchlässigkeit für elektromagnetische Wellen

Beispiel: Abdeckung für Radiotechnik und Antennen

Sensortechnik

Keramische Eigenschaft: chemische und thermische Beständigkeit

Beispiel: Sensoreinkapselung z. B. Thermoelementschutzrohr

Nuclear Magnetic Resonance (NMR)

Keramische Eigenschaft: Durchlässigkeit für Magnetfelder

Beispiel: Probenhalter

Analysetechnik

Keramische Eigenschaft: Hochtemperaturbeständigkeit

Beispiel: Tiegel und Proben-Container für thermische Analysen

Hochtemperatur Heizsystem

Keramische Eigenschaft: elektr. Isolator, Hochtemperaturbeständigkeit

Beispiel: Hochtemperaturheizer bis über 1200°C

Wärmetauscher

Keramische Eigenschaft: relativ hohe Wärmeleitfähigkeit von Al2O3, Hochtemperaturbeständigkeit

Beispiel: Wärmetauschkörper in der chemischen Synthese im Labormaßstab für aggressive Medien, wie HF und HCl

Fluidreaktoren, Mischsysteme

Keramische Eigenschaft: Abriebfestigkeit, chemische Beständigkeit

Beispiel: Systeme zum Vermischen von abrasiven Medien und chemisch aggressiven Fluiden

Plasmadüse

Keramische Eigenschaft: Materialbeständigkeit, elektr. Isolation

Beispiel: Düsen für Plasmabehandlung

Dentalindustrie

Keramische Eigenschaft: Hochtemperaturbeständigkeit

Beispiel: Brennhilfsmittel wie Sintergestelle für den Sintervorgang der Dentalkeramiken

Technologie

Als Ausgangsstoff wird eine Suspensionsflüssigkeit bestehend aus einem lichtempfindlichen Harz und dem Keramikpulver verwendet. Wie auch bei mittlerweile gängigem Kunststoff 3D-Druck wird eine UV-Lichtquelle in Form von DLP (Digital Light Processing) dazu genutzt, um das Harz punktuell auszuhärten. Schicht für Schicht entsteht so der Grünling, wie er im Fachjargon bezeichnet wird. Zu diesem Zeitpunkt ist das 3D-gedruckte Bauteil ein Komposit, bei dem die Keramikpartikel in einem durch das UV-Licht ausgehärteten Kunststoff eingebettet sind.

Erst bei der nachfolgenden thermischen Behandlung wird aus dem Komposit ein dichter keramischer Werkstoff. Dazu wird im ersten Schritt der Kunststoff durch langsames Aufheizen vollständig herausgebrannt und das Bauteil anschließend bei über 1600 °C gesintert. Erst danach erhält das Bauteil die finalen Eigenschaften der Hochleistungskeramik.

Die Kompetenz von Hilgenberg-Ceramics erstreckt sich über die Schnittmenge des 3D-Drucks und der technischen Keramik. Zusammen mit unseren Kunden realisieren wir neuartige und individuelle Produkte. Dazu verwenden wir unsere 3D-Drucktechnologie und unser Know-How in technischer Keramik. In Deutschland und der EU zählen wir damit zu den wenigen Anbietern, die diese zwei Kompetenzen vereinen.

Wir erzielen so mit der additiven Fertigung der technischen Keramik einen Mehrwert für unsere Kunden, denn die Einsatzfelder reichen von Medizintechnik über Dental und Maschinenbau bis hin zu Sensortechnik und Hochtemperaturheizsystemen. Der keramische 3D-Druck besticht primär dort, wo hohe Ansprüche an Designfreiheit und besondere Anforderungen an das Material gestellt werden. Als Werkstoffe für den 3D-Druck bieten wir die Keramiken Aluminiumoxid (Al2O3) und Zirkonoxid (ZrO2) an. Für Investment Casting Kunden bieten wir auch Fused Silica als Werkstoff an.

Posted by on 30. Oktober 2019.

Categories: Vermischtes

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