Werkstoffe und Anwendungsfelder einer zukunftsweisenden 3D-Druck-Technologie

Binder Jetting wird in der additiven Fertigung häufig zuerst mit der Verarbeitung metallischer Werkstoffe assoziiert. Dabei bleibt ein technologisch besonders spannendes Einsatzfeld oft im Hintergrund: die Verarbeitung technischer Keramiken. Gerade hier zeigt das Verfahren enormes Potenzial für hochkomplexe Anwendungen, industrielle Skalierung und innovative Lösungsansätze in Zukunftsbranchen.

Potenzial technischer Keramiken im Binder Jetting

Das Binder-Jetting-Verfahren ermöglicht die Verarbeitung leistungsfähiger keramischer Werkstoffe wie Siliziumcarbid (SiC) und Borcarbid (B₄C). Diese Materialien zeichnen sich durch außergewöhnliche Eigenschaften aus:

• extreme Härte
• hohe Temperaturbeständigkeit
• hervorragende Verschleißfestigkeit
• sehr gute Wärmeleitfähigkeit, insbesondere bei SiC
• geringes Gewicht bei hoher mechanischer Stabilität

Diese Kombination macht sie besonders interessant für anspruchsvolle Einsatzbereiche in der Luft- und Raumfahrt, der Verteidigungsindustrie sowie der chemischen Verfahrenstechnik.

3D-gedruckte Weltraumspiegel

Ein besonders eindrucksvolles Anwendungsfeld sind 3D-gedruckte Spiegelstrukturen aus SiC für Satelliten und optische Systeme in der Raumfahrt.

Durch Binder Jetting lassen sich komplexe und gewichtsoptimierte Geometrien realisieren, die mit konventionellen Fertigungsverfahren kaum oder nur mit hohem Aufwand herstellbar wären. Daraus ergeben sich mehrere entscheidende Vorteile:

• Reduzierung der Masse bei gleicher optischer Leistung
• größere Spiegel bei identischem Startgewicht
• geringerer Materialverbrauch
• reduzierter Nachbearbeitungsaufwand durch Near-Net-Shape-Fertigung

Im Rahmen eines Projekts zwischen dem Forschungsinstitut Tecnalia und dem Luft- und Raumfahrtunternehmen SENER konnte das Gewicht von SiC-Spiegelstrukturen mittels Binder Jetting um rund 15 % reduziert werden. Gleichzeitig verringerte sich der Aufwand für die Politur der Endoberflächen um etwa 35 %. Mehr Infos zum Thema finden Sie unter folgendem Link:  Case Study Space Mirror Tecnalia

Tecnalia setzt bei der Herstellung der Weltraumspiegel auf das InnoventX-System von Desktop Metal. Das kompakte und offene Binder-Jetting-System eignet sich insbesondere für Forschung und Entwicklung. Weltweit wird die Anlage von Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen eingesetzt, um neue Werkstoffe und Anwendungen zu entwickeln.

Du möchtest mehr über das System erfahren? Dann lies unseren Blogbeitrag zum InnoventX-System: https://am-pioneers.com/news/innoventx-binder-jetting-fuer-forschung/

Individualisierte Schutzlösungen die Verteidigungsindustrie

Auch im Bereich persönlicher Schutzsysteme eröffnet Binder Jetting neue Möglichkeiten. Der Bedarf an modernen Schutzlösungen ist insbesondere seit dem russischen Angriffskrieg gegen die Ukraine deutlich gestiegen.

Keramiken wie SiC und B₄C eignen sich aufgrund ihrer extrem hohen Härte hervorragend für ballistische Schutzanwendungen. Mithilfe additiver Fertigung lassen sich Schutzplatten individuell an anatomische Körperformen anpassen – ein entscheidender Vorteil gegenüber konventionellen Fertigungsmethoden, die auf Werkzeugformen angewiesen sind.

Dadurch können:

• Tragekomfort verbessert
• Gewicht reduziert
• Bewegungsfreiheit erhöht
• Schutzwirkung optimiert werden

Vorteile keramischer Binder-Jetting-Bauteile bei großen Strukturen

Im Gegensatz zu metallischen Anwendungen lassen sich bei keramischen Werkstoffen auch großvolumige Strukturen mit hoher Maßhaltigkeit fertigen. Der Grund liegt im nachgelagerten Fertigungsprozess.

Während metallische Werkstoffe beim Sintern typischerweise um etwa 20 % schrumpfen, kommt bei keramischen Bauteilen häufig das sogenannte Silizieren zum Einsatz. Dabei wird der poröse Grünkörper mit flüssigem Silizium infiltriert, das die offenen Poren auffüllt.

Der entscheidende Vorteil:

• deutlich geringerer Schrumpfungsfaktor von nur etwa 3 %
• bessere Kontrolle der Maßhaltigkeit
• höhere Prozessstabilität bei großen Bauteilen

Dadurch eignet sich Binder Jetting besonders für großformatige keramische Bauteile.

Schutzlösungen aus SiC – wie im vorherigen Bild dargestellt – werden auf Anlagen wie der X160Pro von Desktop Metal gefertigt. Mit einem Bauvolumen von 500 × 800 × 400 mm zählt das System zu den größten verfügbaren Binder-Jetting-Anlagen am Markt.

Neben technischen Keramiken können auf der offenen Materialplattform auch Metalle und Verbundwerkstoffe verarbeitet werden. Darüber hinaus wird das System unter anderem für die Herstellung komplexer Sandkerne in Gießereien eingesetzt.

Weitere Informationen zur X160Pro findest du hier:
 https://am-pioneers.com/x160pro/

Fazit: Binder Jetting als Schlüsseltechnologie für Hochleistungswerkstoffe

Binder Jetting entwickelt sich zunehmend zu einer Schlüsseltechnologie für Hochleistungswerkstoffe jenseits klassischer Metallanwendungen. Besonders im Bereich technischer Keramiken zeigt sich das enorme Innovationspotenzial.

Ob in der Raumfahrt oder der Verteidigungsindustrie – die Kombination aus Designfreiheit, Materialperformance und Skalierbarkeit macht das Verfahren zu einem wichtigen Baustein zukünftiger industrieller Entwicklungen.

Die Beispiele zeigen deutlich: Der 3D-Druck technische Keramiken ist längst kein Nischenthema mehr, sondern ein strategisch relevantes Technologiefeld für wichtige Zukunftsbranchen.

Sie haben Interesse?

Sie möchten mehr über Binder Jetting für technische Keramiken erfahren?
Dann nehmen Sie gerne Kontakt auf – wir beraten Sie persönlich.

Frederik Nussbaumer
Head of Sales
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frederik.nussbaumer@am-pioneers.com