Additiv gefertigte keramische Bauteile: Anwendungsbeispiele

Von zwei Teilen zu einer vollständig integrierten Komponente
Dieser Gasinjektor demonstriert die Funktionsintegration, die durch keramische AM ermöglicht wird. Bisher als zweiteilige Baugruppe hergestellt, wird er jetzt als einzelne, vollständig integrierte Komponente hergestellt. Es besteht aus hochreinem Aluminiumoxid (99,8%) unter Verwendung von LCM und umfasst drei 6-mm-Kanäle, eine strömungsoptimierte interne Wabenstruktur und 62 Öffnungen mit 0,2 mm Wandstärke — ideal für Ätzprozesse in der Halbleiterherstellung.

Parameter

• Anwendung: Gasinjektor für Ätzprozesse in der Halbleiterindustrie
• Material: Aluminiumoxid 99,8%
• Gewicht: 20 g
• Maße: Ø 20 mm (Flansch), Ø 9 mm (Auslass), Höhe 42 mm
• Technologie: LCM
• Eigenschaften: Drei 6-mm-Kanäle; 62 Öffnungen; 0,2 mm Wandstärke; wabenförmige Strömungsstruktur
• Vorteile: Hohe Funktionsintegration; chemische und thermische Beständigkeit; optimierter Durchfluss; vereinfachte Montage und Wartung; partikelfreier Betrieb

Periodische offene Zellstruktur für effiziente Reaktionen
Dieser Katalysator zeigt, wie die additive Fertigung von Keramik neue Konstruktionsmöglichkeiten für die thermische und chemische Verarbeitung eröffnet. Die periodische offene Zellstruktur sorgt für eine deutlich vergrößerte Oberfläche und optimierte Strömungseigenschaften. Das Bauteil widersteht mechanischen Belastungen bei hohen Temperaturen und ermöglicht gleichzeitig schnellere Reaktionen, eine höhere Effizienz und eine längere Lebensdauer der Komponenten, was sowohl Leistungs- als auch Kostenvorteile bietet.

Parameter

• Anwendung: Reaktorkatalysator zur Beschleunigung von Reaktionen von Gasen oder Flüssigkeiten
• Material: Aluminiumoxid 99,8%
• Gewicht: 313 g
• Maße: Ø 80 mm, Höhe 100 mm
• Technologie: LFD
• Eigenschaften: Von Diamanten inspirierte POCS-Struktur mit 2,5-mm-Streben
• Vorteile: Hochporöse Durchflussstruktur; große aktive Oberfläche; optimale Misch- und Reaktionseffizienz

Präzision und Effizienz in der Serienfertigung
Dieser Anwendungsfall unterstreicht die Skalierbarkeit keramischer AM: Eine einzige Bauplattform fasst 444 identische Nadeln. Das keramische Material, das bei Tailored Fiber Placement zur Bearbeitung von Schleiffasern verwendet wird, gewährleistet eine hohe Verschleißfestigkeit und verhindert dank seiner geringen Dichte und hohen Steifigkeit eine Durchbiegung. Das Ergebnis ist eine gleichbleibende Präzision bei der Serienproduktion großer Stückzahlen.

Parameter

• Anwendung: Nadel für die Textilverarbeitung (Tailored Fiber Placement)
• Material: Aluminiumoxid 99,8%
• Gewicht: 0,5 g pro Nadel
• Maße: Länge 22,3 mm; Dicke 1 mm; Augenbreite 2 mm; Spannweite 3 mm; Ösendurchmesser 1—1,5 mm
• Technologie: LCM
• Eigenschaften: Toleranz ±0,05 mm (0,002 ″)
• Vorteile: 444 Teile pro Druckauftrag; hohe Verschleißfestigkeit; geringes Gewicht; keine Nadeldurchbiegung

Präzision trifft auf thermische Stabilität
Dieses Bauteil wird als Niederhalterbuchse für automatisierte Laserschweißprozesse in der Batterieherstellung verwendet. Da leitfähige Materialien in dieser Umgebung ungeeignet sind, bietet technische Keramik eine ideale elektrische Isolierung bei gleichzeitig hoher thermischer Stabilität. Die additive Fertigung ermöglicht Geometrien, die auf jede Schweißnaht zugeschnitten sind, und interne Kanäle unterstützen die Absaugung von Rauch, Aerosolen und Schmutz direkt an der Schweißstelle und sorgen so für einen stabilen und sauberen Prozess.

Parameter

• Anwendung: Haltebuchse für automatisiertes Laserschweißen
• Material: Aluminiumoxid 99,8%
• Gewicht: 23 g
• Maße: 12 × 20 × 20 mm (H × L × B)
• Technologie: SLA
• Eigenschaften: Integrierter Extraktionskanal, Gewinde und Klemmfunktionen
• Vorteile: Leicht zu reinigen; lange Lebensdauer; verschleißfest; thermisch stabil

Effiziente Wärmeübertragung unter extremen Bedingungen
Dieser kompakte Keramikwärmetauscher (70 mm hoch, 50 mm Durchmesser) ist für ultrahohe Betriebstemperaturen bis 1400 °C konzipiert. Sein hochkomplexes internes Kanalsystem (2 mm Durchmesser) ermöglicht einen effizienten Flüssigkeitsfluss und einen optimierten Wärmeaustausch bei minimalem Platzbedarf. Das Bauteil ist undurchlässig für Flüssigkeiten und Gase und bietet eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit sowie einen spezifischen elektrischen Widerstand, wodurch es für anspruchsvolle Kühl- oder Heizaufgaben geeignet ist.

Parameter

• Anwendung: Chemische Verarbeitung; verdrillte Kanäle für den Wärmeaustausch
• Material: Aluminiumoxid 99,8%
• Gewicht: 2—14 g
• Maße: Höhe 20 mm; Durchmesser 10 mm (Beispielvariante)
• Technologie: LCM
• Eigenschaften: Komplexe interne Kanäle; Betriebstemperaturen bis 1400 °C
• Vorteile: Funktionalisiertes Design; Wärmeleitfähigkeit 25 W/mK; spezifischer elektrischer Widerstand 10¹ Ω·cm

Hochfestes medizinisches Instrument mit integrierter Funktionalität
Dieser Keramikgreifer wurde für chirurgische Anwendungen entwickelt, bei denen Präzision, Sauberkeit und mechanische Belastbarkeit unerlässlich sind. Zwei gekrümmte Rillenbereiche ermöglichen kontrollierte Greiffunktionen, während ein interner Kanal die Anwendung von Flüssigkeiten (Luft oder Wasser) oder die elektrische Verkabelung ermöglicht. Mit einer Dichte von mehr als 6,1 g/cm³ und einer geschlossenen Porosität bietet das auf Zirkonoxid basierende Material im Vergleich zu Aluminiumoxid eine deutlich höhere Biegefestigkeit und Bruchzähigkeit.

Parameter

• Anwendung: Medizinisches Instrument für chirurgische Eingriffe
• Material: Zirkonoxid (ZrO₂, 3 Mol% Yttrioxid stabilisiert)
• Gewicht: 0,57 g
• Maße: 19,5 × 4 × 2,5 mm (L × B × H)
• Technologie: SLA & LCM
• Eigenschaften: Innenkanal; zwei gekrümmte Rillenbereiche; einfache Installation
• Vorteile: Dichte >6,1 g/cm³; keine offene Porosität; hohe Festigkeit und Bruchzähigkeit

Von zwei Teilen zu einer vollständig integrierten Komponente
Dieser Gasinjektor demonstriert die Funktionsintegration, die durch keramische AM ermöglicht wird. Bisher als zweiteilige Baugruppe hergestellt, wird er jetzt als einzelne, vollständig integrierte Komponente hergestellt. Es besteht aus hochreinem Aluminiumoxid (99,8%) unter Verwendung von LCM und umfasst drei 6-mm-Kanäle, eine strömungsoptimierte interne Wabenstruktur und 62 Öffnungen mit 0,2 mm Wandstärke — ideal für Ätzprozesse in der Halbleiterherstellung.

Parameter

• Anwendung: Gasinjektor für Ätzprozesse in der Halbleiterindustrie
• Material: Aluminiumoxid 99,8%
• Gewicht: 20 g
• Maße: Ø 20 mm (Flansch), Ø 9 mm (Auslass), Höhe 42 mm
• Technologie: LCM
• Eigenschaften: Drei 6-mm-Kanäle; 62 Öffnungen; 0,2 mm Wandstärke; wabenförmige Strömungsstruktur
• Vorteile: Hohe Funktionsintegration; chemische und thermische Beständigkeit; optimierter Durchfluss; vereinfachte Montage und Wartung; partikelfreier Betrieb

Präzisionsgewinde für kritische Anwendungen
Dieser keramische Verschluss ist als isolierender Steckverbinder für anspruchsvolle Umgebungen in der Raumfahrtindustrie konzipiert. Für die Herstellung von Innen- und Außengewinden in technischer Keramik sind hochstabile AM- und Sinterprozesse erforderlich, um enge Toleranzen und eine reproduzierbare Leistung zu gewährleisten. Aufgrund unserer umfassenden Erfahrung im Bereich der additiven Fertigung aus Keramik fertigen wir komplexe Gewindebauteile (einschließlich UNEF- und British Standard Whitworth-Gewinde) nicht nur als Prototypen, sondern durchgängig in Serienproduktion.

Parameter

• Anwendung: Isolierender Keramikstecker für Weltraumanwendungen
• Material: Zirkonia
• Gewicht: 4,8
• Maße: 15 mm (Länge), 15 mm (Schlüsselweite), 17 mm (Höhe) Das Außengewinde ist G 1/8 und hat einen Außendurchmesser von 9,5 mm. Das Innengewinde ist UNEF 1/4 und hat einen Bohrungsdurchmesser von 5,7 mm.
• Technologie: LCM
• Eigenschaften: Innen- und Außengewinde (UNEF, British Standard Whitworth)
• Vorteile: Enge Toleranzen; reproduzierbare Serienproduktion; zuverlässige Leistung in extremen Umgebungen