Interview

Keramischer 3-D-Druck für die Elektronikindustrie

| Redakteur: Dr. Anna-Lena Gutberlet

Michael Steinbach: Prokurist und Geschäftsbereichsleiter Technical Ceramics „Form Ceram“
Michael Steinbach: Prokurist und Geschäftsbereichsleiter Technical Ceramics „Form Ceram“ (Bild: Steinbach AG)

Ein Gespräch mit Michael Steinbach zu Potenzial, Branchen, Herausforderungen und Visionen im Bereich keramischer 3-D-Druck mit Blick auf die Elektronikindustrie

Der 2016 gegründete Geschäftsbereich Technical Ceramics der Steinbach AG produziert nach der additiven Fertigungsmethode LCM (Lithography-based Ceramic Manufacturing) Kleinstbauteile in hoher Präzision. Wir sprachen mit Michael Steinbach, dem Leiter des neuen Geschäftsfeldes Form Ceram, über die Vorteile des neuen Verfahrens für die Elektronikbranche.

In welchen Branchen ist das Geschäftsfeld Form Ceram zurzeit hauptsächlich tätig?

Wir sind erst seit Anfang 2016 auf dem Markt. Seit Beginn an sind wir vom Maschinen- und Anlagenbau stark nachgefragt worden. Wir sind mit der Entwicklung nach einem guten Jahr sehr zufrieden.

Welche Branchen werden am meisten von der additiven Technik profitieren?

Bei der Herstellung von additiv produzierten Keramiken wird neben dem Maschinen- und Anlagenbau sicherlich die Elektronikindustrie profitieren. Gerade hier erschließen sich ganz neue Möglichkeiten.

Was sind die physikalisch-technischen Stärken von keramischen 3-D-Drucken?

Das Besondere ist, dass mit der LCM-Technologie genauestens auf die Anwendung zugeschnittene keramische Bauteile in höchster Präzision ab Losgröße 1 hergestellt werden können –und das unter Umständen günstiger als mit CNC-Schleifen.

Die Herstellung erfolgt durch selektive UV-Belichtung einer Suspension aus UV-aushärtendem Monomer und einem Keramikpulver. So entsteht Schicht für Schicht ein Grünling aus einer Flüssigkeit. Durch die Polymerisation wird das Keramikpulver in einen Kunststoffbinder eingebettet. In einem späteren Arbeitsschritt wird der Kunststoffbinder langsam herausgebrannt und das Bauteil bei 1600 °C gesintert.

Während des Sinterns findet eine Konsolidierung des Werkstoffes statt, sodass die Bauteile keine offene Porosität mehr aufweisen und eine Oberflächengüte von Ra = 0,4 - 0,6 haben. Das ist für 3-D-Druck-Verfahren einmalig. Mit einer Druckauflösung von 40 μm in x-y- und 25 μm in z-Achse resultieren Bauteile, die von den konventionell hergestellten Teilen kaum zu unterscheiden sind.

Die konventionellen Herstellungsmethoden des Trockenpressens, des Spitzgusses oder des Schleifens bringen einige Nachteile mit sich: Der keramische Spritzguss und das Trockenpressen lohnen sich erst bei sehr großen Stückzahlen. Das Schleifen hat eine starke Begrenzung in der Möglichkeit die Freiformflächen zu erzeugen. Weiterhin sind sehr kleine Kavitäten (<1 mm) schwierig zu schleifen. Mit der LCM-Technologie können beliebige Kavitäten bis hin zu 0,3 mm problemlos hergestellt werden. Auch besonders dünne Wandstärken von bis zu 0,2 mm in beliebiger Ausführung sind einfach zu realisieren.

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