Selektives Lasersintern als innovatives Herstellungsverfahren für komplexe Bauteile aus technischer Keramik - CERAPID

Im Projekt 'Selektives Lasersintern als innovatives Herstellungsverfahren für komplexe Bauteile aus technischer Keramik (CERAPID)' wurde das Lasersinterverfahren für den Werkstoff Siliciumcarbid weiterentwickelt. Nunmehr können auch extrem feine SiC-Pulver mit deutlich höherer Sinteraktivität verarbeitet werden. Dabei wurden z.T. durch geeignete Granulierverfahren ausreichend hohe Packungsdichten für den schichtweisen Pulverauftrag erreicht, so dass eine weitere Verdichtung des keramischen Werkstoffes mit nachfolgenden Reaktionsinfiltrierschritten möglich ist. Mit den ultrafeinen nichtoxidischen Ausgangspulvern wurden die Lasermikrosinterprozesse im Wesentlichen unter Vakuum oder Schutzgas durchgeführt. Erstmals umgesetzt wurde eine Hybridstrategie zur Kombination vom Makro-und Mikrosintern. Beim Lasersintern steigt der Zeitaufwand für die Generierung eines Bauteiles mit sinkender Auftragsdicke der Pulverschicht deutlich an. Geringe Schichtdicken und die Verwendung feiner Pulver sind jedoch Voraussetzung für gute Oberflächenqualitäten, filigrane Detailabbildungen und - im Fall von Technischer Keramik- auch für hohe mechanische Festigkeiten. Um größere Bauteile mit filigranen Strukturdetails wirtschaftlich fertigen zu können, werden das herkömmliche Lasersinterverfahren und das Lasermikrosintern kombiniert angewendet. Großvolumige Bauteilgeometrien werden aus Pulvern mit mittlerer Feinheit in Schichten von 50 Mikrometer aufgebaut (Makrosintern), während für filigran geformte Details ultrafeine Pulver und geringere Schichtdicken verwendet werden (Mikrosintern). Die anschließende Reaktionsinfiltration der gefügten Einzelgeometrien ermöglicht die Herstellung des Werkstoffverbundes ohne Beeinträchtigungen der mechanischen Eigenschaften und ohne nachträgliche Schwindungsprozesse.