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Additive Fertigung Transparente keramische Mikrobauteile additiv fertigen

Quelle: BAM 2 min Lesedauer

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Bundesamt für Materialforschung
Maxon Motor GmbH
COSMO CONSULT Gruppe
MISSION ADDITIVE

Die BMBF-Nachwuchsgruppe „TransNanoAF“ der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) entwickelt transparente keramische Mikrobauteile mittels 3D-Druck. Damit sollen sich Keramikstrukturen für technische, optische und medizinische Anwendungen effizienter und individualisiert herstellen lassen.

Ein transparenter Minitatur-Rover und Landesphäre gedruckt aus Keramik mit Details von wenigen Mikrometern. (Bild: BAM)
Ein transparenter Minitatur-Rover und Landesphäre gedruckt aus Keramik mit Details von wenigen Mikrometern.
(Bild: BAM)

Keramische Materialien besitzen Eigenschaften wie Temperaturbeständigkeit, chemische Resistenz, geringe elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie Verschleißfestigkeit. Das macht das Material für viele Hightech-Anwendungen unverzichtbar, wie Implantate oder Hitzeschilde in Gasturbinen, die damit langlebiger und effizienter werden.

Die Verarbeitung technischer Keramik stellt jedoch eine besondere Herausforderung für die Industrie dar, da das Material spröde ist und sich nur schwer in komplexe Formen bringen lässt. Insbesondere umso kleiner die Bauteile werden. Der an der BAM entwickelte 3D-Druck bietet hier neue Möglichkeiten, um individuell angepasste Strukturen im Mikro- bis Millimeterformat, also etwa in der Größe eines i-Punkts, zu fertigen.

Buchtipp

Das Buch "Additive Fertigung" beschreibt Grundlagen und praxisorientierte Methoden für den Einsatz der additiven Fertigung in der Industrie und unterstützt Konstrukteure und Entwickler dabei, additive Verfahren erfolgreich in ihren Unternehmen zu implementieren.

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Um eine hohe Qualität in der additiven Fertigung zu gewährleisten, müssen Druckparameter, Materialmischung und Nachbearbeitung präzise aufeinander abgestimmt werden. Eine besondere Schwierigkeit besteht darin, die Materialmischung an die jeweiligen 3D-Drucker anzupassen. Für hohe Auflösungen sind v. a. transparente „Tinten” notwendig. Die von Johanna Sänger geleitete Forschungsgruppe entwickelt Tinten, welche transparent sind, obwohl sie Keramik-Teilchen enthalten. Das gelingt, wenn die Partikel besonders fein, also nur wenige Nanometer groß sind.

Mit unserer Forschung wollen wir für den 3D-Druck keramischer Mikrobauteile neue Anwendungsfelder erschließen und diese Technologie in die Industrie bringen. Besonders im Bereich der Medizintechnik und optischer Komponenten wie Lichtleiter bietet unsere Forschung großes Potenzial für Innovationen.

Johanna Sänger, Leiterin der Forschungsgruppe

Die BAM stellt der Gruppe die Forschungsinfrastruktur zur Verfügung, darunter moderne 3D-Drucker, eigene Labore und eine leistungsfähige IT-Umgebung. Zudem unterstützt die BAM das Projekt finanziell mit 10.000 Euro jährlich. Die Forschungsgruppe profitiert auch von der langjährigen Expertise der BAM in der additiven Fertigung, bei keramischen Technologien und der Nanopartikelanalyse. Das Forschungsvorhaben wird zudem mit 1,9 Millionen Euro über fünf Jahre im Rahmen des „NanoMatFutur-Programms” des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

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