Keramische Werkstoffe für die additive Fertigung

Keramische Werkstoffe für die additive Fertigung

© Foto Fraunhofer IKTS

Additiv gefertigter Unterkieferknochen.

Anspruchsvolle keramische Komponenten wurden bislang unter preisintensivem Werkzeugeinsatz spritzgegossen oder mit hohen Materialverlusten aus isostatisch gepressten Formkörpern gefertigt. Neue additive Fertigungstechnologien eröffnen nun einen völlig neuen Weg für die Keramik. Mit ihrer Hilfe können Bauteile ohne zusätzliche Werkzeuge
und mit sehr komplexen Geometrien hergestellt werden, die bisher mit keinem anderen Formgebungsverfahren erreicht werden konnten. Was bislang ausschließlich in der Kunststoff- und Metallindustrie möglich war, beherrschen Fraunhofer-Forscher nun auch für die Herstellung von komplizierten Geometrien aus langzeitstabiler, temperatur-, verschleiß- und korrosionsbeständiger Keramik.

Allein aus CAD-Datensätzen werden Freiformflächen, Hinterschneidungen, innere Kanäle oder Hohlstrukturen schichtenweise zu einem angepassten Individualbauteil aufgebaut. Gleichzeitig können Kleinserien für die Schmuckindustrie, Mikroreaktions- oder Gerätetechnik oder Medizintechnik
schnell und wirtschaftlich realisiert werden. So lassen sich beispielsweise patientenspezifische Implantate effizient fertigen, die in ihrer Form und Beschaffenheit an die individuellen Anforderungen angepasst werden. Darüber hinaus entwickeln die Wissenschaftler angepasste Instrumente für
die minimalinvasive Chirurgie, die zukünftig durch integrierte fluidische, sensorische oder thermische Elemente mehrere Funktionen in einem Schritt erfüllen können.

Die Forschung konzentriert sich aktuell auch darauf, Werkstoffsysteme für multifunktionale Bauteile aus Material- und Formenkombinationen zu entwickeln. So könnten bald Bauteile aus porösen, durchlässigen Komponenten mit dichten Mantelstrukturen gefügt werden. Damit kann die individuelle Knochenstruktur nachempfunden werden, um gezielt Implantate für Knochenkrebspatienten zu fertigen.