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Keramik für den 3D-Druck: technische Keramik im LCM-Verfahren
Keramik im 3D-Druck
Welche Keramiken gibt es für den 3D-Druck?
Technische Keramik verbindet hohe Härte, Temperaturbeständigkeit und elektrische Isolation. Im 3D-Druck entstehen daraus mit dem Lithography-based Ceramic Manufacturing (LCM) kleine, komplexe Bauteile – ohne Form und Werkzeug.
Beim LCM wird eine lichtaushärtende Suspension aus Keramikpulver und Bindemittel Schicht für Schicht belichtet. Das Bauteil wird anschließend entbindert und gesintert – erst dabei entsteht die dichte Keramik.
Auf dem PROTIQ Marketplace wird LCM mit ATZ angeboten, einer Mischkeramik aus Zirkonoxid und Aluminiumoxid. Weitere Oxidkeramiken wie reines Zirkonoxid oder Aluminiumoxid sind auf Anfrage möglich.
Keramik auf einen Blick
- Verfahren
- Lithography-based Ceramic Manufacturing (LCM)
- Werkstoff
- ATZ (Zirkonoxid-Aluminiumoxid)
- Auf Anfrage
- Zirkonoxid, Aluminiumoxid
- Härte (ATZ)
- 1.400 HV10
- Max. Anwendungstemperatur (ATZ)
- 1.200 °C
- Bauteilgröße
- kleine Bauteile
- Farbe
- weiß
Werte für ATZ aus dem Datenblatt auf dem PROTIQ Marketplace. Details zum Verfahren finden Sie auf der Seite zum LCM-Verfahren.
Werkstoffe
Welche Keramiken stehen zur Wahl?
Im LCM lassen sich verschiedene Oxidkeramiken verarbeiten. Direkt bestellbar ist ATZ, weitere Werkstoffe sind auf Anfrage möglich.
ATZ
Mischkeramik aus Zirkonoxid und Aluminiumoxid – fest, hart und vergleichsweise unkritisch bei dicken Wänden.
Mehr dazuATZ
ATZ: Mischkeramik aus Zirkonoxid und Aluminiumoxid
ATZ (Alumina Toughened Zirconia) besteht aus yttriumstabilisiertem Zirkonoxid mit über 79 Massenprozent und Aluminiumoxid mit unter 21 Massenprozent. Die Mischung verbindet hohe Festigkeit mit hoher Härte.
Gesintertes ATZ erreicht eine Biegefestigkeit von 750 MPa und eine Härte von 1.400 HV10. Es ist bis 1.200 °C einsetzbar und elektrisch isolierend. Im LCM lassen sich Wände ab etwa 0,15 mm drucken; bei ATZ sind je nach Geometrie auch Wandstärken über 10 mm möglich.
Typische Anwendungen sind Verschleißteile, elektrisch isolierende Bauteile, Teile für hohe Temperaturen und Feinmechanik – vom Prototyp bis zur Kleinserie.
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Eigenschaften
Welche Eigenschaften hat 3D-gedruckte Keramik?
Gesinterte Keramik aus dem 3D-Druck ist dicht und bietet die typischen Eigenschaften technischer Keramik – kombiniert mit der Gestaltungsfreiheit des 3D-Drucks.
- Hart und verschleißfestATZ erreicht eine Härte von 1.400 HV10.
- TemperaturbeständigDie maximale Anwendungstemperatur von ATZ liegt bei 1.200 °C.
- Elektrisch isolierendDer spezifische elektrische Widerstand beträgt etwa 109 Ω·cm bei 20 °C.
- Dichtes GefügeGesintertes ATZ hat eine relative Dichte von über 99 % bei einer Porosität unter 1 %.
Kennwerte
Welche Kennwerte hat ATZ?
Die Tabelle zeigt die typischen Kennwerte von ATZ aus dem LCM-Verfahren.
| Eigenschaft | Typischer Wert |
|---|---|
| Relative Dichte | > 99 % |
| Porosität | < 1 % |
| Theoretische Dichte | 5,5 g/cm³ |
| Charakteristische Biegefestigkeit (3-Punkt-Biegung, Sinterzustand) | 750 MPa |
| Druckfestigkeit | 2.100 MPa |
| E-Modul | 220 GPa |
| Härte | 1.400 HV10 |
| Bruchzähigkeit | 6 MPa·m1/2 |
| Wärmeleitfähigkeit | 6 W/(m·K) |
| Max. Anwendungstemperatur | 1.200 °C |
| Thermischer Ausdehnungskoeffizient | 10,5 · 10−6/K |
| Spezifischer elektrischer Widerstand (20 °C) | ≈ 109 Ω·cm |
| Spezifische Wärmekapazität (20 °C) | 500 J/(kg·K) |
Typische Werte aus dem Datenblatt auf dem PROTIQ Marketplace (Stand 2023); keine zugesicherten Eigenschaften. Die Werte hängen von Prozessführung und Bauteilgeometrie ab. Verbindlich ist das Datenblatt im Bestellprozess.
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Weitere Keramiken
Zirkonoxid und Aluminiumoxid auf Anfrage
Neben ATZ lassen sich im LCM-Verfahren weitere Oxidkeramiken verarbeiten. Zirkonoxid und Aluminiumoxid sind auf Anfrage möglich.
- Zirkonoxid (ZrO2): für eine Keramik besonders fest und zäh, mit geringer Wärmeleitfähigkeit.
- Aluminiumoxid (Al2O3): hart, verschleißfest, temperaturbeständig und elektrisch isolierend.
Bei reinem Zirkonoxid und Aluminiumoxid liegt die Grenze für massive Bereiche deutlich niedriger als bei ATZ. Ob ein Werkstoff für Ihr Bauteil infrage kommt, klären wir gern mit Ihnen.
↑ Zur ÜbersichtKeramik oder Alternative?
Wann ist Keramik die richtige Wahl?
Keramik spielt ihre Stärken aus, wenn Härte, Temperaturbeständigkeit oder elektrische Isolation gefragt sind. Bei stoßartiger Belastung oder größeren Bauteilen sind andere Werkstoffe oft besser geeignet.
| Anforderung | Empfehlung |
|---|---|
| Hohe Härte und Verschleißfestigkeit | Keramik (ATZ) |
| Temperaturen bis 1.200 °C | Keramik (ATZ) |
| Elektrische Isolation | Keramik (ATZ) |
| Stoß- oder schlagartige Belastung | Metall, z. B. Edelstahl im Laserschmelzen |
| Transparenz und Temperaturbeständigkeit | Quarzglas im Glas-3D-Druck |
| Größere Bauteile | konventionelle Keramikfertigung oder ein anderes Verfahren |
Gut zu wissen
Worauf sollte ich bei Keramikbauteilen achten?
Keramik verhält sich anders als Metall oder Kunststoff. Diese Punkte helfen bei der Konstruktion.
- SprödigkeitKeramik ist hart, aber spröde. Vermeiden Sie scharfe Kerben und stoßartige Belastungen.
- Massive BereicheSehr dicke Querschnitte erhöhen das Risiko von Rissen beim Entbindern. Gleichmäßige Wandstärken helfen.
- SchwindungBeim Sintern schrumpft das Bauteil. Die Schwindung wird bei der Datenaufbereitung berücksichtigt.
- FunktionsflächenFür Passungen mit engen Toleranzen sprechen Sie uns vor der Bestellung an – je nach Anforderung ist eine Nachbearbeitung nötig.
Bestellen
Wie bestelle ich Keramikbauteile?
Keramikbauteile bestellen Sie direkt auf dem PROTIQ Marketplace. Für Werkstoffe auf Anfrage sprechen Sie uns an.
- 3D-Datei hochladenLaden Sie Ihr 3D-Modell hoch. Dabei wird automatisch geprüft, ob das Bauteil in den Bauraum passt.
- Kategorie wählenWählen Sie die Material-Kategorie „Keramik/Glas“. Das Datenblatt ist beim Angebot verlinkt.
- Angebot prüfenPrüfen Sie Preis und Produktionszeit des Angebots.
- BestellenBestellen Sie direkt online oder laden Sie ein verbindliches PDF-Angebot herunter.
FAQ
Häufige Fragen zu Keramik im 3D-Druck
Welche Keramiken kann man 3D-drucken?
Im LCM-Verfahren lassen sich technische Oxidkeramiken wie ATZ, Zirkonoxid oder Aluminiumoxid drucken. Auf dem PROTIQ Marketplace ist ATZ direkt bestellbar; Zirkonoxid und Aluminiumoxid sind auf Anfrage möglich.
Was ist ATZ?
ATZ (Alumina Toughened Zirconia) ist eine Mischkeramik aus yttriumstabilisiertem Zirkonoxid (über 79 Massenprozent) und Aluminiumoxid (unter 21 Massenprozent). Sie verbindet eine Biegefestigkeit von 750 MPa mit einer Härte von 1.400 HV10.
Wie temperaturbeständig ist 3D-gedruckte Keramik?
ATZ aus dem LCM-Verfahren hat eine maximale Anwendungstemperatur von 1.200 °C. Ob ein Bauteil den Einsatzbedingungen standhält, ist im Einzelfall zu prüfen.
Ist 3D-gedruckte Keramik elektrisch isolierend?
Ja. ATZ hat einen spezifischen elektrischen Widerstand von etwa 109 Ω·cm bei 20 °C und eignet sich damit für elektrisch isolierende Bauteile.
Wie groß können Keramikbauteile aus dem 3D-Druck sein?
Das LCM-Verfahren ist für kleine Bauteile ausgelegt. Beim Hochladen wird automatisch geprüft, ob Ihr Bauteil in den Bauraum passt. Für größere Keramikbauteile kommen eher konventionelle Verfahren infrage.
Wo finde ich das Datenblatt für Keramik?
Das gültige Datenblatt finden Sie im Bestellprozess: Nach dem Hochladen Ihrer 3D-Datei ist es beim jeweiligen Angebot verlinkt.
