3DCeram Sinto an der Spitze der industriellen Keramik-AM

Von allen Materialien für die additive Fertigung haben sich Keramiken im Laufe der Jahre als eines der schwierigsten erwiesen. Obwohl die additive Fertigung mit Keramiken bereits seit mehreren Jahrzehnten existiert, sind erst seit relativ kurzer Zeit kommerziell nutzbare Anwendungen für Keramikdrucktechnologien verfügbar. Die lange Wartezeit scheint jedoch vorbei zu sein, und die erfolgreiche Entwicklung von Keramikdruckhardware durch Unternehmen wie das französische 3DCeram Sinto beweist, dass die Technologie nun für den breiten industriellen Einsatz bereit ist.

Die Hardware für den Keramikdruck umfasst eine überraschend große Anzahl von Technologien, von der Extrusion bis zum Binder Jetting. Photopolymerisationstechnologien wie die Stereolithografie (SLA) bieten jedoch gegenüber anderen Verfahren erhebliche Vorteile in Bezug auf Auflösung, Oberflächenqualität und Prozesssicherheit. 3DCeram Sinto sticht in der Keramik-AM-Landschaft durch sein proprietäres Top-Down-SLA-Verfahren hervor, bei dem eine Harz-Keramik-Paste Schicht für Schicht mit einem Hochleistungslaser ausgehärtet wird. Mehrere aktuelle Entwicklungen des Unternehmens – darunter Fortschritte bei Hardware, Software und Materialien – haben wichtige neue Möglichkeiten für industrielle Anwender eröffnet.

Leistungsstarke Hardware für die Großserienfertigung

Die Einsatzbereitschaft von technischer Keramik-AM für die industrielle Großserienfertigung lässt sich an der Größe und Leistungsfähigkeit der aktuellen Maschinengeneration ablesen. Auf der Fachmesse Ceramitec 2022 in München stellte 3DCeram seinen 320 x 320 x 200 mm großen C1000 Flexmatic-Drucker vor, der sich durch bemerkenswerte Automatisierungsfunktionen auszeichnet. Maschinen wie der Flexmatic und der 600 x 600 x 300 mm große C3601 Ultimate sind für die Einzelfertigung großer Mengen kleinerer Teile oder mittelgroßer bis großer Komponenten ausgelegt, wodurch der Montageaufwand reduziert und die Produktionsvielfalt erhöht wird.

Diese Vielseitigkeit wird durch ein anpassungsfähiges optisches System noch erhöht, sodass industrielle Anwender ihre Anlagen je nach Produktionszielen individuell anpassen können. So kann beispielsweise der C1000 Flexmatic mit einem oder zwei Lasern ausgestattet werden, wobei die Dual-Laser-Konfiguration ideal für den parallelen Druck von Teilen oder die schnelle Realisierung komplexer Geometrien ist. Auch zwischen den Druckvorgängen werden hohe Geschwindigkeiten erreicht, da ein halbautomatisches Trogdesign schnelle Übergänge zwischen den Aufträgen und ein einfaches Recycling der unpolymerisierten Slurry ermöglicht, wodurch der manuelle Arbeitsaufwand für den Dauerbetrieb reduziert wird.

Parameteroptimierung mithilfe neuer KI-Tools

Im Laufe des letzten Jahres hat 3DCeram mit der Einführung seiner CERIA AI-Lösung eine neue Ära des KI-gesteuerten Keramik-3D-Drucks eingeläutet. Diese Lösung wurde entwickelt, um den Keramikdruck für industrielle Anwender zu vereinfachen und die Ausbeute industrieller Keramikteile zu steigern. Dies folgte auf eine strategische Neuausrichtung des Unternehmens im Jahr 2022, um zwei große Herausforderungen anzugehen: die Produktionssicherheit zu erhöhen und den Zugang zu fortschrittlichem Keramikdruck für Nicht-Experten zu erleichtern.

Derzeit besteht CERIA aus zwei unterschiedlichen Software-Modulen auf KI-Basis, von denen eines als Vorabdruck-Assistent und das andere für die Prozesssteuerung dient:

• CERIA Set vereinfacht die Designvalidierung, die Teileausrichtung und die Optimierung der Bauplattform und automatisiert die Auswahl der Druckparameter auf der Grundlage der Geometrie und der Materialspezifikationen des Teils. Zwei wesentliche Vorteile dieses Vorabdruck-Assistenten sind die verkürzte Vorbereitungszeit und eine höhere Erfolgsquote beim ersten Druckvorgang, was wiederum zur Reduzierung von Ausschuss beiträgt. Die Erträge werden dank geführter, KI-gestützter Empfehlungen verbessert, die auf einem umfassenden Datensatz basieren, der auf 20 Jahren Erfahrung im industriellen 3D-Druck basiert.
• CERIA Live passt die Druckparameter während des Druckvorgangs dynamisch an und überwacht dabei die Daten von über 20 Sensoren, die in den Keramikdrucker eingebettet sind. Diese Echtzeitoptimierung des Druckprozesses dient dazu, die Menge des aufgetragenen Keramikmaterials in Abhängigkeit von der Schichtgeometrie zu steuern. Das Ergebnis ist eine verbesserte Teilequalität und die Vermeidung von Nachbearbeitungszyklen, wodurch der Prozess zuverlässiger und energieeffizienter wird.

3DCeram-Anwender stellen sich industriellen Herausforderungen

Fortschritte in der Hardware und Software – ganz zu schweigen von der großen Auswahl an oxidischen und nicht-oxidischen Keramiken, die für den Druck zur Verfügung stehen – haben es Anwendern ermöglicht, die industrielle Produktion von gedruckter technischer Keramik zu realisieren. Kunden profitieren bereits von den Vorteilen der CERIA-Suite, was zu einer höheren Produktionseffizienz in Bereichen von der Halbleiterindustrie bis zur Biomedizin führt. Und mit weiteren Ergänzungen des KI-Systems, die in den kommenden Jahren erwartet werden, ist dies erst der Anfang.

Die Top-Down-Stereolithografie-Technologie von 3DCeram spielt eine wichtige Rolle dabei, wie industrielle AM-Anwender heute und in Zukunft Keramik in großem Maßstab produzieren können. Es ist nicht das einzige Unternehmen, das Fortschritte im Bereich der Keramik-AM macht, aber sein futuristisches Produktangebot macht es zu einem der spannendsten.