Schritt für Schritt zum 3D-Objekt aus Keramik
Das Lithography-based Ceramic Manufacturing (LCM) ist ein additives Fertigungsverfahren, das, wie der Name schon vermuten lässt, auf dem 3D-Druck-Prozess Stereolithographie basiert.
Die noch junge Technologie ermöglicht die Produktion hochauflösender und detaillierter 3D-Objekte mit den vorteilhaften Eigenschaften technischer Keramik.
Im Gegensatz zum 3D-Druck in Kunststoff erfolgt die Herstellung von Keramikbauteilen in mehreren Stufen. Um Gegenstände in Keramik drucken zu können, wird zunächst im Stereolithographie-Verfahren ein sogenannter Grünkörper gefertigt. Dieser besteht aus einem Gemisch aus Keramikpulver und einem lichtempfindlichen Monomer, das zu einem flüssigen Schlicker verarbeitet wird.
Der Druckkopf des 3D-Printers wird abgesenkt und in die Suspension eingetaucht. UV-Licht löst die Polymerisation aus, sodass sich das Material an den von einer CAD-Datei vorgegebenen Koordinaten erhärtet. So entsteht Schicht für Schicht die geplante Form.
In einer anschließenden mehrstufigen Behandlung erhält das Objekt seine finalen Eigenschaften: Beim thermischen Entbindern werden dem Grünkörper zunächst bei Temperaturen bis 1.600 °C die Kunststoffbestandteile entzogen, die lediglich als Hilfsstoffe für den Aufbau des Grünkörpers benötigt werden. Die für Keramik typische Härte und glatte Oberfläche erhält das Bauteil in einem abschließenden Sintervorgang.
Hitzebeständiger Metallersatz
Materialien, die beim LCM-Verfahren eingesetzt werden, zeichnen sich durch ihre außergewöhnliche Temperaturbeständigkeit aus. Der meistverbreitete Werkstoff Aluminiumoxid widersteht Hitze bis 1.600 °C. Bioresorbierbare Stoffe wie Tricalciumphosphat sind besonders für den medizinischen Bereich attraktiv.
Material für außerordentliche Anforderungen
Eigenschaften wie die besondere Temperaturbeständigkeit und ein ausgeprägtes elektrisches Isolationsvermögen machen 3D-Druck in Keramik attraktiv für den Einsatz in der Hochtemperaturtechnik. Geringes Gewicht und hohe Verschleißfestigkeit begünstigen den Einsatz im Maschinenbau, in der Luft- und Raumfahrt sowie der Medizintechnik.
Geschichte des LCM
Das Lithography-based Ceramic Manufacturing ist eine der jüngsten Entwicklungen der additiven Fertigung. In Deutschland wird das Verfahren seit 2016 zur Verarbeitung technischer Keramik angeboten und hat sich seither in der Industrie neben dem 3D-Druck in Metall und Kunststoff etabliert.