schmuckelement

Kompetenzzentrum
zur Additiven Fertigung Anorganisch-
Nichtmetallischer Werkstoffe

Kompetenzzentrum

Das Projekt

Das Projekt, welches durch Mittel des Wirtschaftsministeriums Rheinland-Pfalz (MWVLW) sowie den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) ermöglicht wird, dient zunächst zur Entwicklung einer Infrastruktur und dem Aufbau eines Know-hows zur Additiven Fertigung von anorganisch-nichtmetallischen Werkstoffen, welches im ersten Kompetenzzentrum für die Additive Fertigung der genannten Werkstoffgruppe in Rheinland-Pfalz resultieren wird, dem 3DK.

So gelten Additive Fertigungsverfahren als zukunftsweisende Querschnitts- und Schlüsseltechnologien für fast alle Branchen – das Marktpotenzial wird entsprechend groß eingeschätzt. Ein großer Vorteil dieser Verfahren ist, dass die Herstellung individuell nach Kundenwunsch und zeitgleich wirtschaftlich erfolgen kann. Die Produkteigenschaften ermöglichen dabei eine fast uneingeschränkte Geometrie- und Designvielfalt und bieten so unzählige Einsatzmöglichkeiten, zum Beispiel im Technik- & Design-Bereich oder auch in der Medizin für Knochen- & Zahnersatz, Implantate und Prothesen.

Über dreieinhalb Jahre bündeln die drei Projektpartner – das Forschungsinstitut für anorganische Werkstoffe Glas/Keramik (FGK), die Hochschule Koblenz und die Universität Koblenz-Landau dabei ihre ausgewiesene Expertise im Umgang mit anorganisch-nichtmetallischen und insbesondere keramischen Werkstoffen, um bestehende Druckverfahren besser an die Vielzahl von Werkstofftypen anpassen zu können. Diese erstrecken sich im 3DK über die gesamte Bandbreite keramischer Werkstoffe – von der Silikatkeramik, über die  Feuerfestkeramik, die technische Keramik und Transparentkeramik bis hin zum Multimaterialdruck.

3DK Kompetenzzentrum

Das Ziel ist letztlich die Identifikation ökonomischer Verfahren, die in Summe hier die Hemmnisse des Standes der Technik überwinden. Die individuell auf den Werkstoff anzuwendenden Herstellungsverfahren müssen dazu grundsätzlich ganzheitlich entlang der gesamten Prozesskette betrachtet werden, was die Rohstoffe, die Bindergruppen und das Sintern gleichermaßen berücksichtigt wie die Druckverfahren. Nur so gelingt es, der Wirtschaft eine Technologie zur Verfügung zu stellen, die wirtschaftlich und damit zukunftsweisend ist.

Hauptstandort des 3DK ist das CeraTechCenter in Höhr-Grenzhausen im Kannenbäckerland, eine Kulturlandschaft mit dem größten Tonvorkommen in Europa. Hier haben sich neben dem traditionellen keramischen Kunsthandwerk auch die Keramikindustrie und zahlreiche Bildungs- & Forschungseinrichtungen rund um das Thema Glas & Keramik etabliert.

DIE PROZESSKETTE

Prozessadditive

Additive Fertigungstechnologien stellen hohe Anforderungen an die Verarbeitungseigenschaften der zu druckenden anorganisch-nichtmetallischen Massen. Damit diese „druckbar“ sind, müssen sie so modifiziert werden, dass sie nach der Ausbringung unbedingt formstabil bleiben und dem Druck der weiteren aufgedruckten Schichten standhalten.

Mehr erfahren

Aufbereitung

Der additiven Fertigung von Bauteilen geht stets die Aufbereitung einer druckfähigen Datei sowie die Aufbereitung einer druckfähigen Masse voraus. Beide müssen dabei nicht nur auf die Geometrie des Bauteils und das Verfahren selbst hin optimiert werden, gleichermaßen gilt es die Anforderungen an das gedruckte Teil und den späteren Einsatzzweck von Beginn an zu berücksichtigen.

Mehr erfahren

Formgebung

Das Herzstück der Prozesskette der Additiven Fertigung bildet eindeutig die Formgebung. Eine Vielzahl existierender Verfahren ermöglicht dabei das optimale Zusammenspiel zwischen Drucktechnologie, Werkstoff und Anwendung. So gewährleisten die im 3DK vorhandenen Anlagen das Erstellen von Druckteilen im Millimeter- bis in den Metermaßstab, von der Anwendung im menschlichen Körper bis hin zum Einsatz im Stahlwerk.

Mehr erfahren

Thermische Behandlung

Der letzte Prozessschritt eines jeden keramischen Werkstoffs beinhaltet die thermische Behandlung. Aufgrund des mitunter hohen Anteils organischer Bestandteile innerhalb der additiven Fertigung, ist vor dem  Sintern oftmals ein Entbinderungsschritt notwendig. Dabei werden in einem Tage dauernden Prozess die organischen Bestandteile aus dem Bauteil entfernt. Der finale Sinterschritt, also das Brennen, findet bei höheren Temperaturen statt und führt zu einem schwindungsbehafteten Konsolidieren des Druckteils und so zu seinen entgültigen funktionellen Eigenschaften.

Mehr erfahren

Charakterisierung

Die Charakterisierung erstreckt sich als unverzichtbarer Teil über die gesamte Prozesskette der Additiven Fertigung. Sie dient einerseits der Kontrolle der optimalen Verarbeitungseigenschaften der Massen mittels Erfassung der rheologischen Eigenschaften, andererseits bestimmt sie über den Erfolg des Formgebungs- sowie des thermischen Prozesses. Die Bestimmung mechanischer Kennwerte oder die zerstörungsfreie Prüfung über bildgebende Verfahren geben dabei Hinweise auf die Optimierung prozessrelevanter Parameter.

Mehr erfahren

Unsere Prozesskette

Prozessadditive

Additive Fertigungstechnologien stellen hohe Anforderungen an die Verarbeitungseigenschaften der zu druckenden anorganisch-nichtmetallischen Massen. Damit diese „druckbar“ sind, müssen sie so modifiziert werden, dass sie nach der Ausbringung unbedingt formstabil bleiben und dem Druck der weiteren aufgedruckten Schichten standhalten.

Mehr erfahren

Aufbereitung

Der additiven Fertigung von Bauteilen geht stets die Aufbereitung einer druckfähigen Datei sowie die Aufbereitung einer druckfähigen Masse voraus. Beide müssen dabei nicht nur auf die Geometrie des Bauteils und das Verfahren selbst hin optimiert werden, gleichermaßen gilt es die Anforderungen an das gedruckte Teil und den späteren Einsatzzweck von Beginn an zu berücksichtigen.

Mehr erfahren

Formgebung

Das Herzstück der Prozesskette der Additiven Fertigung bildet eindeutig die Formgebung. Eine Vielzahl existierender Verfahren ermöglicht dabei das optimale Zusammenspiel zwischen Drucktechnologie, Werkstoff und Anwendung. So gewährleisten die im 3DK vorhandenen Anlagen das Erstellen von Druckteilen im Millimeter- bis in den Metermaßstab, von der Anwendung im menschlichen Körper bis hin zum Einsatz im Stahlwerk.

Mehr erfahren

Thermische Behandlung

Der letzte Prozessschritt eines jeden keramischen Werkstoffs beinhaltet die thermische Behandlung. Aufgrund des mitunter hohen Anteils organischer Bestandteile innerhalb der additiven Fertigung, ist vor dem  Sintern oftmals ein Entbinderungsschritt notwendig. Dabei werden in einem Tage dauernden Prozess die organischen Bestandteile aus dem Bauteil entfernt. Der finale Sinterschritt, also das Brennen, findet bei höheren Temperaturen statt und führt zu einem schwindungsbehafteten Konsolidieren des Druckteils und so zu seinen entgültigen funktionellen Eigenschaften.

Mehr erfahren

Charakterisierung

Die Charakterisierung erstreckt sich als unverzichtbarer Teil über die gesamte Prozesskette der Additiven Fertigung. Sie dient einerseits der Kontrolle der optimalen Verarbeitungseigenschaften der Massen mittels Erfassung der rheologischen Eigenschaften, andererseits bestimmt sie über den Erfolg des Formgebungs- sowie des thermischen Prozesses. Die Bestimmung mechanischer Kennwerte oder die zerstörungsfreie Prüfung über bildgebende Verfahren geben dabei Hinweise auf die Optimierung prozessrelevanter Parameter.

Mehr erfahren

Aktuelles aus dem
Kompetenzzentrum

Pane-Test

Erster Drucker in Betrieb genommen

Bereits vor dem geplanten Termin konnte der erste 3D-Drucker angeliefert und umgehend in Betrieb genommen werden. Dabei handelt es sich […]

1 Mehr erfahren
CTC-Aussen

Umbaumaßnahmen im CeraTechCenter fast abgeschlossen

Als Hauptstandort des Kompetenzzentrums hat man sich vor Projektbeginn für das CeraTechCenter in Höhr-Grenzhausen entschieden. Es befindet sich in direkter […]

1 Mehr erfahren

Termine

Virtuelles Netzwerktreffen additive Fertigung RLP

Das Kompetenzzentrum nimmt am virtuellen Netzwerktreffen additive Fertigung RLP teil und freut sich über ein persönliches online-Gespräch mit Ihnen.

Online
19. November 2020, 13:00 Uhr

Mehr erfahren

Betriebsbesichtigung

Aufgrund der aktuellen pandemiebedingten Einschränkungen sind derzeit leider keine Betriebsbesichtigungen möglich. Wir informieren Sie, sobald neue Termine vereinbar sind.