Das Projekt „3D-Druck von WPC zur Herstellung endkonturnaher komplexer SiSiC-Bauteile“, das am 1. April 2022 startete und bis zum 31. Januar 2025 lief, verfolgte das Ziel, eine nachhaltige und ressourcenschonende Herstellungsroute für siliziuminfiltrierte Siliziumkarbid (SiSiC)-Keramiken zu entwickeln. Hierbei wurde der Fokus auf die additive Fertigung von WPC-Grünkörpern (Wood-Plastic-Composite) mit den Verfahren Fused Filament Fabrication (FFF) und Fused Granulate Fabrication (FGF) gelegt. Die Bauteile wurden im Projektverlauf einer Pyrolyse und Infiltration mit Silizium unterzogen, um hochwertige SiSiC-Keramiken zu erzeugen.
Das IGF-Projekt mit dem Förderkennzeichen 22307N, das von der AiF und dem DLR als Projektträger unterstützt wurde, hat erfolgreich die Entwicklung von innovativen Verfahren zur Herstellung von SiSiC-Keramiken mittels 3D-Druck abgeschlossen. Unter der Leitung von Christian Schlör (bis April 2024 Moritz Grünewald) und in Zusammenarbeit mit der Universität Bayreuth, insbesondere dem Lehrstuhl für Keramische Werkstoffe mit Frau Jalena Best und Dr. Nico Langhof, haben die Projektpartner neue Ergebnisse in der Additiven Fertigung erzielt.
Die wichtigsten Ergebnisse des Projekts umfassen die Entwicklung neuer Rezepturen für Novolakhaltige WPC. Das Projektteam konnte wichtige Erkenntnisse zur Materialkomposition und zum Compoundieren gewinnen, die zur Verbesserung von WPC- Rezepturen beitragen. Darüberhinaus gibt es auch Machbarkeitsdemonstrationen der WPC-Grünkörperherstellung. Mit den Verfahren FGF und FFF wurde erfolgreich die additive Fertigung von Grünkörpern für SiSiC-Keramiken realisiert.
Ein weiteres Projektergebnis ist die Optimierung der Pyrolyse. Hier konnte eine Formstabilität ohne Blasenbildung während der pyrolytischen Behandlung nachgewiesen werden, was die Qualität der Bauteile weiter verbessert. Durch die Silizierung der Bauteile wurde ein Kohlenstoffgehalt von unter 2 wt% sowie eine Porosität von weniger als 2 Vol% erreicht. Die im Projekt produzierten SiC-Keramiken erzielten beeindruckende Biegefestigkeiten von über 200 MPa.
Das Projekt setzt damit einen wichtigen Meilenstein für die Entwicklung ressourcenschonender, energieeffizienter und nachhaltiger Herstellungsverfahren für komplexe Bauteile, welche einen geringen Nachbearbeitungsbedarf aufweisen. Die Anwendung ist in verschiedenen Industrien von Interesse und ermöglicht eine verschleißarme Herstellung von Produkten. Die Ergebnisse zeigen nicht nur das Potenzial der Additiven Fertigung in Verbindung mit anspruchsvollen Materialen und Bauteilen, sondern auch, wie diese zur Erreichung nachhaltiger und innovativer Fertigungsabläufe genutzt werden kann.
Über das Projekt
Das IGF-Projekt 22307N wurde im Rahmen der Forschungsförderung des AiF und des DLR durchgeführt und hat wesentliche Beiträge zur Forschung und Entwicklung im Bereich der keramischen Werkstoffe und der Additiven Fertigung geleistet. Projektpartner waren neben dem SKZ die Universität Bayreuth und dem Lehrstuhl für Keramische Werkstoffe.
Das IGF-Projekt mit dem Förderkennzeichen 22307N, das von der AiF und dem DLR als Projektträger unterstützt wurde, hat erfolgreich die Entwicklung von innovativen Verfahren zur Herstellung von SiSiC-Keramiken mittels 3D-Druck abgeschlossen. Unter der Leitung von Christian Schlör (bis April 2024 Moritz Grünewald) und in Zusammenarbeit mit der Universität Bayreuth, insbesondere dem Lehrstuhl für Keramische Werkstoffe mit Frau Jalena Best und Dr. Nico Langhof, haben die Projektpartner neue Ergebnisse in der Additiven Fertigung erzielt.
Die wichtigsten Ergebnisse des Projekts umfassen die Entwicklung neuer Rezepturen für Novolakhaltige WPC. Das Projektteam konnte wichtige Erkenntnisse zur Materialkomposition und zum Compoundieren gewinnen, die zur Verbesserung von WPC- Rezepturen beitragen. Darüberhinaus gibt es auch Machbarkeitsdemonstrationen der WPC-Grünkörperherstellung. Mit den Verfahren FGF und FFF wurde erfolgreich die additive Fertigung von Grünkörpern für SiSiC-Keramiken realisiert.
Ein weiteres Projektergebnis ist die Optimierung der Pyrolyse. Hier konnte eine Formstabilität ohne Blasenbildung während der pyrolytischen Behandlung nachgewiesen werden, was die Qualität der Bauteile weiter verbessert. Durch die Silizierung der Bauteile wurde ein Kohlenstoffgehalt von unter 2 wt% sowie eine Porosität von weniger als 2 Vol% erreicht. Die im Projekt produzierten SiC-Keramiken erzielten beeindruckende Biegefestigkeiten von über 200 MPa.
Das Projekt setzt damit einen wichtigen Meilenstein für die Entwicklung ressourcenschonender, energieeffizienter und nachhaltiger Herstellungsverfahren für komplexe Bauteile, welche einen geringen Nachbearbeitungsbedarf aufweisen. Die Anwendung ist in verschiedenen Industrien von Interesse und ermöglicht eine verschleißarme Herstellung von Produkten. Die Ergebnisse zeigen nicht nur das Potenzial der Additiven Fertigung in Verbindung mit anspruchsvollen Materialen und Bauteilen, sondern auch, wie diese zur Erreichung nachhaltiger und innovativer Fertigungsabläufe genutzt werden kann.
Über das Projekt
Das IGF-Projekt 22307N wurde im Rahmen der Forschungsförderung des AiF und des DLR durchgeführt und hat wesentliche Beiträge zur Forschung und Entwicklung im Bereich der keramischen Werkstoffe und der Additiven Fertigung geleistet. Projektpartner waren neben dem SKZ die Universität Bayreuth und dem Lehrstuhl für Keramische Werkstoffe.
