Herstellung von funktionellen, hybriden keramik-basierten Komponenten durch Kombination additiver und konventioneller Fertigungsverfahren

Multi-Material-Bauteile oder Bauteile mit gradiertem Gefüge vereinen in sich verschiedene Eigenschaften und eröffnen damit neuartige Möglichkeiten in den unterschiedlichsten Anwendungsfeldern vor allem hinsichtlich der Miniaturisierung der Bauteile. Zum Beispiel kombinieren metallkeramische Komposite Eigenschaften in sich, die sonst eher unvereinbar sind, z.B. hohe Duktilität und hohe Härte, elektrische und thermische Leitfähigkeit mit isolierenden Eigenschaften oder magnetische und nichtmagnetische Bereiche. Additive Fertigungsprozesse vergrößern durch den schichtweisen Aufbau die Designfreiheit signifikant und ermöglichen die Realisierung von sehr komplexen Strukturen und z.B. Hinterschnitten. Außerdem können durch die werkzeugfreie Fertigung sowie die hohe Materialausnutzung Zeit und Kosten eingespart werden. Am Fraunhofer IKTS werden additive und konventionelle Verfahren miteinander kombiniert bzw. neuartige additive Fertigungsmethoden entwickelt, so dass die additive Fertigung von Multimaterialbauteilen bzw. Bauteilen mit gradierten Eigenschaften möglich wird. Anhand verschiedener Beispiele aus den Bereichen Fluidheizer und Knochenersatz werden die neuen Möglichkeiten präsentiert.

Multi-material components or components with a graded microstructure open new fields of applications or allow the miniaturization of components. For instance by the combination of steel and ceramics, innovative multifunctional properties in two- and in three-dimensions can be achieved, such as hard and ductile, electrically or thermally conductive and insulating, magnetic and nonmagnetic. AM technologies are tool-free production processes which increase the freedom for the component design and allow designing and constructing oriented to function instead to fabrication. At Fraunhofer IKTS we combine different AM and conventional technologies to produce single- and multi-material components with a complex geometry and graded properties. These technologies will be presented by different demonstrators, like heater (electric conductive/non-conductive) and bone replacement (dense/porous).