schmuckelement

Kompetenzzentrum
zur Additiven Fertigung Anorganisch-
Nichtmetallischer Werkstoffe

Kompetenzzentrum

3DKeramik

Willkommen im Kompetenzzentrum 3DKeramik

Das Kompetenzzentrum 3DKeramik ist das erste Zentrum für die Additive Fertigung anorganisch-nichtmetallischer Werkstoffe in Rheinland-Pfalz. Es wurde 2019 mit Mitteln des Wirtschaftsministeriums Rheinland-Pfalz (MWVLW) sowie des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gegründet.

In der ersten Förderphase bis Ende 2022 wurden durch die drei Projektpartner – das Forschungsinstitut für Glas – Keramik (FGK), die Hochschule Koblenz und die Arbeitsgruppe Technische Chemie und Korrosionswissenschaften der Universität Koblenz –  eine leistungsfähige Infrastruktur aufgebaut und umfassendes Know-how im keramischen 3D-Druck entwickelt. Heute verfügen wir über moderne 3D-Drucksysteme, Prüftechnik und gebündelte wissenschaftliche Expertise – mit dem Ziel, die Additive Fertigung von Keramik in die industrielle Anwendung zu bringen.

Innovation weitergedacht: Projekt 3DKI – Nachhaltige Additive Fertigung von Keramik

Im Rahmen eines Folgeprojekts, erneut gefördert durch das Land Rheinland-Pfalz und den EFRE, entwickeln wir das Kompetenzzentrum konsequent weiter. Im Fokus stehen die Integration Künstlicher Intelligenz (KI) sowie eine gezielte Steigerung der Nachhaltigkeit entlang der gesamten Prozesskette.

Zur Umsetzung dieser Ziele wurde der bestehende Projektverbund gezielt erweitert: Der Umwelt-Campus Birkenfeld der Hochschule Trier bringt seine ausgewiesene Expertise im Bereich Nachhaltigkeitsstrategien in der Additiven Fertigung ein. Die Forschungsgruppe Software Engineering der Universität Koblenz übernimmt zentrale Aufgaben im Datenmanagement sowie in der KI-basierten Datenverarbeitung und -analyse.

KI-Methoden unterstützen uns dabei, Fertigungsprozesse und Prüfverfahren datenbasiert zu optimieren. Dadurch lassen sich Material-, Energie-, Zeit- und Personalaufwand deutlich reduzieren. Ergänzend werden bestehende Druckverfahren weiter verbessert und durch zusätzliche 3D-Drucksysteme erweitert. Das erhöht die Bandbreite verarbeitbarer Materialien, verbessert die Bauteilqualität und steigert die Ressourceneffizienz.

Basierend auf der aufgebauten Anlagentechnik und dem Know-How auf dem Gebiet Material- und Prozessentwicklung für Additive Fertigung, engagiert sich das 3DKeramik, sich als kompetenter Ansprechpartner für die Unternehmen im Bereich keramischer Technologien zu positionieren und den Wissens- sowie Technologietransfer in industrielle Anwendungen zu beschleunigen. Das 3DKeramik unterstützt gerne die Industriepartner bei F&E-Projekten auch im Rahmen von öffentlich geförderten Programmen (z.B. ZIM und BMBF). Falls Sie der Meinung sind, dass das 3DKeramik in dem von Ihnen geplanten Forschungsvorhaben einen innovativen Beitrag leisten kann, sprechen Sie uns gerne an.

Hauptstandort des 3DKeramik 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.

Basierend auf der aufgebauten Anlagentechnik und dem Know-How auf dem Gebiet Material- und Prozessentwicklung für Additive Fertigung, engagiert sich das 3DKeramik, sich als kompetenter Ansprechpartner für die Unternehmen im Bereich keramischer Technologien zu positionieren und den Wissens- sowie Technologietransfer in industrielle Anwendungen zu beschleunigen. Das 3DKeramik unterstützt gerne die Industriepartner bei F&E-Projekten auch im Rahmen von öffentlich geförderten Programmen (z.B. ZIM und BMBF). Falls Sie der Meinung sind, dass das 3DKeramik in dem von Ihnen geplanten Forschungsvorhaben einen innovativen Beitrag leisten kann, sprechen Sie uns gerne an.

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

Keramik-Innovation Camp 2024

Wir möchten Sie herzlich zum „Keramik-Innovation Camp 2024“ einladen, das in Zusammenarbeit mit der Industrie- und Handelskammer (IHK) Koblenz und […]

1 Mehr erfahren

Kick-off for CeraWeld

Exciting Kick-off for CeraWeld: Advancing the Future of Friction Stir Welding of Steel with Ceramic Tools. More than happy to […]

1 Mehr erfahren

3DKERAMIK präsentiert Forschungsergebnisse auf der UNITECR 2023

„The Carbon Challenge: Steps and leaps to master the future“, war das Motto der Unified International Technical Conference (UNITECR) 2023 […]

1 Mehr erfahren

Teilnahme an der 5. Deutsch-Chinesischen Summerschool 2023 in Aachen

„Modeling and Simulation in Additive Manufacturing: from Design Stage to Component Reliability“ – unter diesem Titel fand vom 21.08. bis […]

1 Mehr erfahren

Online-Veranstaltung: Additive Fertigung von Keramik

Am 17. Oktober 2023 bieten das Forschungsinstitut für Glas – Keramik (FGK), das Kompetenzzentrum 3DKeramik und die WZR ceramic solutions […]

1 Mehr erfahren

Gastvortrag auf der internationalen Tagung 3D-MID in Amberg

Zwischen dem 21. und 22. Juni 2023 fand der internationale Kongress 3D-MID (Mechatronic Integrated Discourse) in Amberg statt, woran mehr […]

1 Mehr erfahren

3D-Druck-Convention an der Hochschule Koblenz

Am 25.05.2023 fand an der Hochschule Koblenz eine 3D-Druck-Convention statt. Dabei stellten Vertreter aus Wissenschaft und Industrie heraus, wie additive […]

1 Mehr erfahren

Internationaler Contour-Crafting Workshop am 3DKeramik Kompetenzzentrum

Am 07. Dezember fand am 3DKeramik Kompetenzzentrum der erste internationale Workshop statt, bei dem unter anderem Dr. Karolina Dudek und […]

1 Mehr erfahren

Erfolgreiche Beiratssitzung!

Vielen Dank an die Mitglieder unseres Beirats für die wertvollen Impulse, die fortwährende Unterstützung und die sehr gute Zusammenarbeit. Nach […]

1 Mehr erfahren

Erfolgreiche Teilnahme des 3DKERAMIK am ICR 2022, dem International Colloquium on Refractories in Aachen

Am 28. und 29. September fand das International Colloquium on Refractories im Eurogress Aachen statt. In diesem Jahr wurde neben […]

1 Mehr erfahren

Termine

Betriebsbesichtigung

Sie möchten das 3DKeramik Kompetenzzentrum besichtigen? Schreiben Sie uns an!