Strömungsoptimierte Mischdüse

Additiv gefertigte Aluminiumoxid-Komponente ermöglicht präzises Mischen von Fluiden ohne Druckverlust

Mischdüsen werden in der chemischen und pharmazeutischen Produktion häufig eingesetzt, um Fluidströme mit unterschiedlichen Eigenschaften und Aggregatzuständen – wie etwa Gase und Flüssigkeiten – miteinander zu vermischen.

Additiv gefertigte Keramikdüsen bieten für diese Anwendungen entscheidende technische Vorteile:

• Geometrische Freiheit: Dank des 3D-Drucks lassen sich komplexe Funktionselemente und strömungsoptimierte Kanäle direkt in ein chemisch inertes Bauteil integrieren.
• Homogene Zusammenführung: Fluide werden dadurch optimal vermischt.
• Maximale Beständigkeit: Die resultierenden Düsen sind thermisch stabil, verschleißfest und hocheffizient.

Technische Spezifikationen und Fertigungsgrenzen

Das Bauteil wird aus Aluminiumoxid ($\text{Al}_2\text{O}_3$, 99,8 %) gefertigt. Dieser Werkstoff zeichnet sich durch seine enorme Härte und hohe chemische Beständigkeit aus.

Zum Einsatz kommt ein schichtweises, lithografiebasiertes Formgebungsverfahren. Es erlaubt die werkzeuglose Herstellung von Bauteilen mit engen Toleranzen und erweitert damit die Grenzen konventioneller subtraktiver oder formgebender Verfahren.

Die Fertigungsparameter und Toleranzen im Überblick:

• Material: Aluminiumoxid mit 99,8 % Reinheit.
• Maßhaltigkeit: Eine enge Toleranz von 0,02 mm (+/- 0,5 %) wird im additiven Prozess reproduzierbar eingehalten.
• Minimale Wandstärke: Filigrane Strukturen innerhalb des Düsenbetts und der Leitschaufeln können bis zu 0,15 mm realisiert werden.
• Mikrostrukturen: Strömungsoptimierte Öffnungen weisen einen Mindestdurchmesser von 0,15 mm (150 µm) auf.
• Prozessgrenzen: Das generative Verfahren bildet im ungesinterten Zustand Strukturbrücken unter 100 µm ab.

Effiziente Verarbeitung aggressiver Medien

Der entscheidende technische Vorteil dieser feststoffgesinterten Mischdüse liegt in ihrem Design. Die additive Fertigung ermöglicht innovative funktionale Ansätze: Die Kombination aus integrierten Leitschaufeln und einem hochdichten Netzwerk aus 150 µm kleinen Mikroöffnungen sorgt für eine präzise Verteilung und kontrollierte Verwirbelung der Fluide. Diese Architektur garantiert eine hocheffiziente Durchmischung, ohne dass es zu einem signifikanten Druckabfall im System kommt.

Materialvorteil gegenüber Metall

Da das Bauteil im Betrieb abrasiven Medien und korrosiven chemischen Angriffen ausgesetzt ist, bietet technische Keramik klare Vorteile:

• Die Düse arbeitet vollkommen verschleißfrei.
• Sie verhindert zuverlässig Partikelkontaminationen im Fluidstrom.

Sinto Advanced Ceramics (ehemals Bosch Advanced Ceramics) nutzt diese geometrischen Freiheiten, um Kundendesigns bereits in der fertigungstechnischen Beratung zu optimieren. So werden komplexe Funktionsteile zuverlässig für die industrielle Serienfertigung qualifiziert.