Additiv gefertigte Keramikbauteile für industrielle Anwendungen

Realisierung hochkomplexer Innengeometrien
Die Dosierrnadel verfügt über einen konischen, gekrümmten Innenkanal, der sich von mehreren Millimetern auf 0,8 mm verjüngt. Eine solche Geometrie kann mit konventionellen keramischen Fertigungsverfahren nicht hergestellt werden. Der Keramik‑3D‑Druck ermöglicht die präzise Umsetzung dieser Innenstrukturen bei gleichzeitig geringer Oberflächenrauheit im Kanal. Dadurch werden eine reibungsarme Strömung und eine zuverlässige, hochpräzise Dosierleistung in automatisierten Klebeprozessen sichergestellt.

Parameter

• Anwendung: Dosierrnadel für automatisierte Klebeprozesse
• Werkstoff: Aluminiumoxid 99,8%
• Gewicht: 7.5 g
• Dimensions: 26 × 26.5 × 7.2 mm
• Technologie: LCM
• Merkmale: Innengeometrie ausschließlich durch keramische additive Fertigung realisierbar
• Vorteile: Hohe Dosiergenauigkeit; Geringe Reibung durch hohe Oberflächenqualität im Kanal

Periodische offenzellige Struktur für effiziente Reaktionen
Dieses Bauteil zeigt, wie die additive Fertigung von Keramik neue Konstruktionsmöglichkeiten für thermische und chemische Prozesse eröffnet. Die periodische offenzellige Struktur vergrößert die verfügbare Oberfläche deutlich und verbessert gleichzeitig die Strömungseigenschaften innerhalb des Bauteils. Der Werkstoff hält zudem mechanischen Belastungen bei hohen Temperaturen stand. Dadurch werden schnellere Reaktionen, höhere Prozesseffizienz und längere Standzeiten erreicht, sowohl mit technischen als auch wirtschaftlichen Vorteilen.

Parameter

• Anwendung: Reaktorkatalysator für Gas- und Flüssigkeitsreaktionen
• Werkstoff: Aluminiumoxid 99,8%
• Gewicht: 313 g
• Maße: Durchmesser 80 mm, Höhe 100 mm
• Technologie: LFD
• Merkmale: Diamantförmige periodische offenzellige Struktur mit 2,5 mm Stegdicke
• Vorteile: Hochporöse Durchströmungsstruktur; Große aktive Oberfläche; Optimierte Durchmischung und Reaktionseffizienz

Präzision und Effizienz in der Serienfertigung
Dieses Beispiel verdeutlicht die Skalierbarkeit der additiven Keramikfertigung. Eine Bauplattform umfasst 444 identische Nadeln und ermöglicht damit eine effiziente Serienproduktion. Die Bauteile kommen im Tailored Fiber Placement zum Einsatz und sind abrasiven Fasern ausgesetzt. Der keramische Werkstoff bietet eine hohe Verschleißfestigkeit, während die Kombination aus geringer Dichte und hoher Steifigkeit eine Verformung während des Einsatzes verhindert. Das Ergebnis ist eine gleichbleibende Präzision auch bei hohen Stückzahlen.

Parameter

• Anwendung: Nadel für textile Verarbeitungsprozesse
• Werkstoff: Aluminiumoxid 99,8%
• Gewicht: 0,5 g pro Nadel
• Maße: Länge 22,3 mm, Dicke 1 mm, Ösenbreite 2 mm, Klemmmaß 3 mm, Ösendurchmesser 1 bis 1,5 mm
• Technologie: LCM
• Merkmale: Hochpräzise Fertigung mit engen Toleranzen (±0,05 mm)
• Vorteile: 444 Teile pro Druckjob; Hohe Verschleißfestigkeit; Geringes Gewicht; Keine Durchbiegung im Betrieb

Präzision und thermische Stabilität
Dieses Bauteil wird als Halte- und Positionierelement in automatisierten Laserschweißprozessen eingesetzt, beispielsweise in der Batteriefertigung. Elektrisch leitfähige Materialien sind in dieser Umgebung ungeeignet. Technische Keramik bietet zuverlässige elektrische Isolation in Kombination mit hoher thermischer Stabilität. Die additive Fertigung ermöglicht eine geometrische Anpassung an die jeweilige Schweißnaht. Integrierte Kanäle unterstützen die Absaugung von Rauch, Aerosolen und Partikeln direkt an der Prozessstelle und sorgen für einen stabilen und sauberen Fertigungsprozess.

Parameter

• Anwendung: Halterung für automatisiertes Laserschweißen
• Werkstoff: Aluminiumoxid 99,8%
• Gewicht: 23 g
• Maße: 12 × 20 × 20 mm
• Technologie: SLA
• Merkmale: Integrierter Absaugkanal sowie Gewinde- und Klemmfunktionen
• Vorteile: Einfache Reinigung; Lange Lebensdauer; Verschleißbeständig; Thermisch stabil unter Prozessbedingungen

Effizienter Wärmeübergang unter Extrembedingungen
Dieser kompakte Wärmetauscher ist für Betriebstemperaturen bis zu 1400 °C ausgelegt. Das interne Kanalsystem mit Durchmessern von etwa 2 mm ermöglicht eine kontrollierte Strömung und einen effizienten Wärmeübergang auf kleinem Bauraum. Die additive Fertigung ermöglicht komplexe Innengeometrien, die mit konventionellen Verfahren nicht realisierbar sind. Das Bauteil ist gegenüber Gasen und Flüssigkeiten dicht und weist stabile thermische und elektrische Eigenschaften auf, wodurch es sich für anspruchsvolle Kühl- und Heizanwendungen eignet.

Parameter

• Anwendung: Chemische Prozesse mit integriertem Wärmeaustausch
• Werkstoff: Aluminiumoxid 99,8%
• Gewicht: 2 bis 14 g
• Maße: Durchmesser 10 mm, Höhe 20 mm
• Technologie: LCM
• Merkmale: Komplexes internes Kanalsystem; Geeignet für Einsatztemperaturen bis 1400 °C
• Vorteile: Funktionale Integration auf kleinem Raum; Wärmeleitfähigkeit bis 25 W/mK; Spezifischer elektrischer Widerstand bis 10¹⁴ Ω·cm

Hochfeste Bauteile für medizinische Anwendungen
Dieser Greifer ist für Anwendungen ausgelegt, die hohe Präzision, Reinheit und mechanische Belastbarkeit erfordern, beispielsweise im medizinischen Umfeld. Zwei gekrümmte Funktionsbereiche ermöglichen kontrollierte Greifbewegungen. Ein integrierter Kanal erlaubt die Führung von Medien wie Luft oder Wasser sowie die Integration elektrischer Funktionen. Das Zirkonoxidmaterial mit hoher Dichte und geschlossener Porosität bietet eine deutlich höhere Biegefestigkeit und Bruchzähigkeit im Vergleich zu Aluminiumoxid.

Parameter

• Anwendung: Medizinisches Instrument
• Werkstoff: Zirkonoxid, yttriumstabilisiert
• Gewicht: 0,57 g
• Maße: 19,5 × 4 × 2,5 mm
• Technologie: SLA und LCM
• Merkmale: Integrierter Kanal; Zwei funktionale Greifbereiche; Einbauoptimiertes Design
• Vorteile: Hohe Festigkeit und Bruchsicherheit; Hohe Dichte ohne offene Porosität; Funktionale Integration in einem Bauteil

Von der Baugruppe zum integrierten Bauteil
Dieser Gasinjektor zeigt das Potenzial funktionaler Integration durch additive Keramikfertigung. Eine ursprünglich zweiteilige Baugruppe wird als vollständig integriertes Einzelbauteil realisiert. Gefertigt aus hochreinem Aluminiumoxid mittels LCM integriert das Bauteil drei Kanäle mit 6 mm Durchmesser, eine strömungsoptimierte interne Wabenstruktur sowie 62 Öffnungen mit 0,2 mm Wandstärke. Diese Geometrie ist besonders für Ätzprozesse in der Halbleiterfertigung geeignet.

Parameter

• Anwendung: Gasinjektor für Ätzprozesse in der Halbleiterindustrie
• Werkstoff: Aluminiumoxid 99,8%
• Gewicht: 20 g
• Maße: Durchmesser 20 mm, Höhe 42 mm
• Technologie: LCM
• Merkmale: Drei integrierte Kanäle; 62 Mikroöffnungen; Wabenförmige Strömungsstruktur
• Vorteile: Hoher Grad an Funktionsintegration; Optimierte Strömungsverteilung; Chemische und thermische Beständigkeit; Vereinfachte Montage und Wartung; Partikelfreier Betrieb

Präzise Gewinde mit isolierender Funktion
Dieses Bauteil dient als isolierender Verbinder für anspruchsvolle Anwendungen, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt. Die Realisierung von Innen- und Außengewinden in technischer Keramik erfordert stabile additive Fertigungs- und Sinterprozesse, um enge Toleranzen und reproduzierbare Eigenschaften zu gewährleisten. Mit entsprechender Erfahrung lassen sich komplexe Gewindegeometrien nicht nur als Prototypen, sondern auch zuverlässig in Serie fertigen.

Parameter

• Anwendung: Isolierender keramischer Verbinder
• Werkstoff: Zirkonoxid
• Maße: Länge 15 mm, Schlüsselweite 15 mm, Höhe 17 mm
  Außengewinde: G 1/8, Außendurchmesser 9,5 mm
  Innengewinde: UNEF 1/4, Bohrungsdurchmesser 5,7 mm
• Gewicht: 4,8 gr
• Technologie: LCM
• Merkmale: Innen- und Außengewinde; Kompatibel mit UNEF und British Standard Whitworth
• Vorteile: Enge Toleranzen; Reproduzierbare Serienfertigung; Zuverlässige Funktion in anspruchsvollen Einsatzumgebungen