Aus Holz wird Keramik

Keramische Werkstoffe Aus Holz wird Keramik

17.10.2022 Von Universität Bayreuth

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Lehrstuhl Keramische Werkstoffe Universität Bayreuth Jalena Best

In einem Forschungsprojekt entwickelt die Universität Bayreuth zusammen mit dem Kunststoffzentrum SKZ ein Verfahren, 3D-gedruckte Grünkörper in Hochleistungskeramik zu transformieren.

Die Keramik-Bauteile werden auf Basis von WPC-Grünkörpern angefertigt, dabei wird der Kohlenstoffkörper auf über 1420 Grad Celsius erhitzt.
(Bild: Lehrstuhl Keramische Werkstoffe der Universität Bayreuth)

Forschende am Lehrstuhl Keramische Werkstoffe der Universität Bayreuth testen momentan den Ansatz, Grünkörper, also ungebrannte Rohlinge, aus thermoplastisch verarbeitbaren Materialien herzustellen. Ziel sei es, die Keramik möglichst günstig und effizient mit mehr Geometriefreiheit anzufertigen. Zwei ältere Forschungsprojekte widmeten sich bereits der Machbarkeit des Prozesses, das neue Projekt soll die erweiterten Anwendungsmöglichkeiten untersuchen.

Wirtschaftlich und kosteneffizient

Laut Jalena Best, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl Keramische Werkstoffe an der Universität Bayreuth, sei der Grünkörper in einem ersten Schritt aus Wood-Polymer-Composite-Granulat hergestellt worden. Daraufhin habe man diesen dann auf über 1000 Grad erhitzt, um ein Material aus reinem Kohlenstoff zu erhalten. Idealerweise sollte der Körper danach eine stabile Form ohne Blasen aufweisen. Im Anschluss habe man den Kohlenstoff mit flüssigem Silizium reagieren lassen, um einen SiSiC-Keramik-Werkstoff als Endprodukt zu produzieren.

Mit der Technik könne einiges an Energie und Ressourcen gespart werden, so Prof. Dr.-Ing. Stefan Schafföner, Inhaber des Lehrstuhls Keramische Werkstoffe. Indem man die additive Fertigung mit dem Holz-basiertem Thermoplast kombiniere, entstehe die Möglichkeit, konturnahe Keramiken wirtschaftlich herzustellen.

Aktuell ist die Admaflex300 mit einer Pixelauflösung von 40 μm in Kombination mit einer beeindruckenden Bauplattform von 202x102 mm erhältlich, was mehr als 12 Millionen Pixel in einer einzigen Schicht bedeutet. (Bild: Admatec)

Minimale Nachbearbeitung dank 3D-Druck

Um das mit Holz gefüllte Material additiv verarbeiten zu können, müsse dies gewisse Eigenschaften besitzen. Moritz Grünewald, Wissenschaftler in der Gruppe der Materialentwicklung am SKZ, erklärt, dass die additive Fertigung den Aufwand der Nachbearbeitung sehr geringhalten und zudem gradierte Bauteile zum Vorschein bringen würde. Bei dem Vorgehen arbeite man mit dem FDM- (Fused Deposition Modelling) und FGF-Verfahren (Fused Granular Fabrication). Der Vorteil dieser Methoden bestünde dabei in den niedrigen Geräte- und Anschaffungskosten.

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