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Additive Herstellung mehrkomponentiger metallischer und keramischer Bauteile mittels thermoplastischen 3D-Druckes (T3DP)

Additive manufacturing of metallic and ceramic multimaterial components using thermoplastic 3D printing (T3DP)
 
: Härtel, Anja; Scheithauer, Uwe; Schwarzer, Eric; Weingarten, Steven; Slawik, Tim; Richter, Hans-Jürgen; Moritz, Tassilo

:

Keramische Zeitschrift 68 (2016), Nr.1, S.43-47
ISSN: 0023-0561
European Commission EC
H2020; 678503; CerAMfacturing
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer IKTS ()
additive manufacturing; T3DP; Multimaterialkomponenten; FGM; CerAMfacturing

Abstract
Additive Fertigungsverfahren erlauben erstmals Bauteile funktionsstatt fertigungsgerecht auszulegen und eröffnen damit die Möglichkeit zur weiteren Funktionalisierung und Miniaturisierung. Die Kombination verschiedener Materialien in einem additiv gefertigten Bauteil vergrößert die Anzahl der Freiheitsgrade noch weiter. Der Thermoplastische 3D-Druck erlaubt sowohl die additive Verarbeitung von metallischen, als auch von keramischen Suspensionen. Infolge der Schwindungsanpassung verschiedener Suspensionen aufeinander wird die Co-Sinterung von Bauteilen möglich. Auf diese Weise lassen sich z.B. die Werkstoffe Zirkonoxid und rostfreier Edelstahl und somit auch Eigenschaften wie elektrisch und thermisch leitfähig und nichtleitfähig sowie spröde und duktil in einem Bauteil kombinieren. Die entwickelten Suspensionen besitzen ein thermoplastisches Verhalten. Schon bei Verarbeitungstemperaturen um 100 °C weisen diese geringe Viskositäten auf, obwohl Feststoffgehalte bis zu 67 Vol.-% realisiert werden konnten. Damit ist sowohl die Ablage von Filamenten als auch von einzelnen Tropfen möglich.

 

Additive manufactoring (AM) allows the designing of the components oriented to function instead to fabrication. Thus, the possibility for further functionalization and miniaturization is provided. By the combination of different materials in one single AM component the number of degrees of freedom can be increased even further. T3DP allows both: the additive processing of metallic, as well as of ceramic suspensions. Due to the adjustment of the shrinkage behavior of the specific suspensions, the co-sintering of multi-material components is possible. Combining materials like zirconia and stainless steel allow certain property adjustments e.g. electrical and thermal conductivity or non-conductivity, brittleness and ductility. The developed suspensions show a thermalplastic behavior. At processing temperatures of around 100°C low viscosities at high solid loadings up to 67 vol-% were realized. In that way, both the desposition of filaments and individual droplets is possible.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-382056.html