Wissenschaftler entwickeln 3D-Keramikdruck ohne Unterstützung

Sep 21, 2023

Jiangnan University, über SCMP

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Wissenschaftler der Jiangnan-Universität in China haben eine neue 3D-Drucktechnik für Keramik entwickelt, berichtet die South China Morning Post. Mit der neuen Technik können die Keramiken ohne Stützstrukturen in der Luft gedruckt werden. Mit dieser bahnbrechenden Methode können Keramikteile aus verschiedenen Winkeln hergestellt werden, um bisher im 3D-Druckverfahren unmögliche Formen zu ermöglichen.

Aufgrund ihrer strukturellen Integrität werden Keramiken häufig in den Bereichen Elektronik, Maschinenbau und Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Sie sind auch deshalb weit verbreitet, weil sie verschleißfest sind und gleichzeitig hohen Temperaturen standhalten. Aufgrund ihrer Sprödigkeit und Härte ist die Entwicklung und Herstellung bestimmter Keramikteile jedoch schwierig.

Beim herkömmlichen 3D-Druck von Keramik sind häufig zusätzliche Stützstrukturen erforderlich, um das Kollabieren nicht unterstützter Teile zu verhindern. Dieses zusätzliche Gerüst beeinträchtigt nicht nur die Druckeffizienz, sondern wirft auch Probleme im Zusammenhang mit der Entfernung dieser Stützen auf.

Um diese Probleme anzugehen, haben Professor Liu Ren und sein Team an der Jiangnan-Universität in China eine neue Druckpaste und eine bessere Härtungstechnik entwickelt, die dafür sorgt, dass das Material schnell erstarrt. Vor diesem Hintergrund wird der 3D-Druck für Keramik effizienter und macht gleichzeitig Stützstrukturen überflüssig.

fredfroesse/iStock

Mit dieser neuen Technik konnten sie Multiskalenfilamente mit Durchmessern von 0,41 mm bis 3,5 mm nahezu augenblicklich verfestigen. Sie konnten verschiedene Keramikstrukturen wie Ausleger und Torsionsfedern konstruieren.

Die neue Paste von Professor Liu Ren ist eine lichtempfindliche Keramikaufschlämmung, die sich schnell festigt und verfestigt, wenn sie Licht im nahen Infrarotbereich (NIR) ausgesetzt wird. „Die gedruckten Kurven können ohne Unterstützung frei im Raum ausgedehnt werden. Der Druckprozess verläuft reibungslos und kontinuierlich, ohne dass eine Erwärmung oder Kühlung erforderlich ist“, sagte Liu in einer am 25. April veröffentlichten Fachzeitschrift Nature Communications.

Dabei konnten sie auch nachweisen, dass NIR-Licht eine bessere Wirkung erzielen kann als das beliebte UV-Licht.

Darüber hinaus konnten der Professor und sein Team Mischkeramiken mit Zusätzen wie Eisenrot, Chromgrün oder Yttrium-stabilisiertem Zirkonoxid drucken. Diese trugen dazu bei, die Sintertemperaturen von Keramiken mit unterschiedlichen Eigenschaften zu vereinheitlichen.