AM Ceramics | Program | Sneak Preview

Am 11. und 12 September 2017 findet zum 2. Mal die AM Ceramics in Wien statt. Bei der Veranstaltung dreht sich alles um die additive Fertigung von Hochleistungskeramik. Welche Vorteile und Möglichkeiten der Einsatz von 3D-gedruckten Bauteilen aus Keramik bieten, erläutern Tanja Lube und Uwe Scheithauer, zwei Experten auf dem Gebiet der Hochleistungskeramik.
Unterschiedliche Keramikkomponenten hergestellt  mittels LCM-Verfahren von Lithoz

Welche Vorteile bietet technische Keramik aus Ihrer Sicht im Vergleich zu anderen Materialien?

Uwe Scheithauer: Keramische Werkstoffe zeichnen sich im Allgemeinen gegenüber Metallen oder Kunststoffen durch eine sehr hohe Härte und Verschleißbeständigkeit, einen hohen E-Modul, hohe Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen und chemischen Angriff sowie einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aus. Gegenüber Metallen weisen Keramiken meistens eine geringere Dichte auf.

Tanja Lube: Da es sich bei der Werkstoffklasse "Keramik" um eine Vielzahl unterschiedlicher chemischer Verbindungen handelt, findet man darunter auch solche mit außergewöhnlichen physikalischen Eigenschaften. Oft zeigen einzelne keramische Werkstoffe vor allem eine Kombination aus Eigenschaften, wie sie bei anderen Materialien nicht erreicht werden können, beispielsweise gute Wärmeleitung bei gleichzeitiger elektrischer Isolierung und ermöglichen so den Einsatz bei besonderen Anwendungen, die mit anderen Materialien nicht erreicht werden können.
 

Können Sie uns dazu einige Anwendungsbeispiele nennen?

Tanja Lube: Die besonderen physikalischen Eigenschaften von Keramiken werden in vielen unterschiedlichen Komponenten in allen möglichen Gebrauchsgütern des täglichen Lebens eingesetzt. Die Einsatzgebiete reichen vom PKW über Haushaltsgeräte bis zum Smartphone. Viele Anwendungen für Keramiken sprechen die Verschleiß- und Korrosionseigenschaften sowie die Temperaturbeständigkeit der Keramiken an, so in Bauteilen für die Metallumformung oder für die Manipulation von Schmelzen und heißen Gasen. Für Wälzkörper in Lagern für Windkraftwerke oder in der Lebensmittelindustrie ist zusätzlich die elektrische Isolierung bzw. die Korrosionsbeständigkeit gefragt. In der Medizin kommen Keramiken als Implantate für Hüft- und Kniegelenke und als Zahnersatz vor. Dabei werden die Verschleißeigenschaften in Kombination mit der Biokomptabilität und ästhetischen Aspekten ausgenützt.

Uwe Scheithauer: Gerade auch für Anwendungen, die dauerhaft Temperaturen über 1000 °C erreichen, führt nahezu kein Weg an keramischen Materialien vorbei (z.B. Feuerfest Erzeugnisse). Chemische Reaktoren aus keramischen Materialien besitzen eine sehr hohe chemische Beständigkeit und können durch starke Erwärmung „sterilisiert“ und für andere Prozesse verwendet werden. Für Anwendungen im Bereich des Packaging elektronischer Systeme eignen sich keramische Materialien aufgrund der geringen Dichte und der geringen Dämpfung.

Schädelplatte hergestellt mittels LCM-Verfahren von Lithoz

Wie schätzen Sie die Zukunft der Additiven Fertigung von technischer Keramik ein?

Uwe Scheithauer: Ein wesentlicher Punkt ist die notwendige Entwicklung von Design- und Auslegungstools, die die speziellen Eigenschaften der Keramiken berücksichtigen. Außerdem muss sich das „Denken“ der Entwickler und Konstrukteure ändern hin zu funktionsoptimierten Bauteilen. Gelingt dann noch die Steigerung der Produktivität sowie die Integration weiterer Funktionalitäten z.B. durch die additive Fertigung von Multi-Materialbauteilen, stehen die Türen hin zu den verschiedensten Anwendungen weit offen (chemische Verfahrenstechnik, Raumfahrt, Flugzeugbau, Energietechnik, Medizintechnik, …).

Tanja Lube: Additive Fertigung wird sicherlich eine zunehmende Rolle spielen für Teile, die grundsätzlich immer individuell gestaltet sein müssen oder Anwendungen, die nur kleinste Stückzahlen erfordern: Implantate, Bio-Ersatzteile, Dentalkeramik. Für Teile, die anders aus Keramik gar nicht oder nicht ökonomisch gefertigt werden können und für Bauteile mit sehr feinen Strukturen hat diese Technologie Potenzial. Auch für die Umsetzung neuer Designkonzepte zur Verbesserung der Festigkeit beispielsweise in Teilen mit gezielt angeordneten Schichten unterschiedlicher Materialien können Additive Fertigungsverfahren neue Möglichkeiten eröffnen.

	Frau DI. Dr. mont. Tanja Lube Assistenzprofessorin am Institut für Struktur- und Funktionskeramik an der Montanuniversität Leoben
	Herr DI. Uwe Scheithauer Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Dresden

Beide renommierten Experten sind Vortragende der AM Ceramics 2017. Erfahren Sie mehr über die Vorteile der additiven Fertigung von Hochleistungskeramik und besuchen Sie die AM Ceramics 2017 in Wien. Weitere Informationen zu der Veranstaltung finden sie unter http://www.am-ceramics.dkg.de/.