Keramisch 3D printen

3D printen is uitgegroeid van een opkomende trend tot een vaste waarde in de productie-industrie. Nu doet keramisch 3D-printen zijn intrede en belooft het de spelregels opnieuw te veranderen. Dit artikel gaat dieper in op de fascinerende wereld van keramisch 3D printen en de potentiële impact ervan op verschillende industrieën.

De term SLA (stereolithografie) verwijst naar 3D-printtechnologie waarbij vloeibare hars laag voor laag wordt uitgehard om precieze driedimensionale objecten te maken.

Het DLP-proces is de 2e generatie van SLA 3D printen. In beide technologieën worden vloeibare acrylharsen aangebracht op een beweegbare drukplaat en uitgehard met UV-licht. Lasers worden gebruikt voor SLA-printen en projectoren voor DLP-printen.

Beide hebben echter een doorslaggevend nadeel: de beperking tot één lichtbron!
Dit betekent dat de afstand tot de lichtbron verschilt tijdens het afdrukken, wat leidt tot vervorming van de afgedrukte afbeelding.

De mSLA-technologie verbetert het traditionele SLA-proces door gebruik te maken van gemaskeerde belichting om de belichtingsgebieden nauwkeurig te regelen. Hierdoor kan de vloeibare hars nog nauwkeuriger en efficiënter uitharden. Nexa3D heeft de mSLA-technologie verder ontwikkeld en noemt het nu het LSPc-proces.

Het mSLA-proces (gemaskeerde stereolithografie, ook bekend als LSPc) wordt gebruikt om met succes keramiek te printen. Hierdoor kan de vloeibare hars zeer nauwkeurig en efficiënt uitharden. In tegenstelling tot conventionele 3D printtechnieken die gebruik maken van filamenten of poeder, maakt SLA gebruik van een vloeibare harslaag die laag voor laag wordt aangebracht en wordt uitgehard door UV-licht.

Het LSPc-proces begint met het maken van een digitaal 3D-model, dat vervolgens wordt opgedeeld in lagen. De vloeibare hars wordt in dunne lagen op een bouwplatform gegoten en een gemaskeerde belichting verhardt elke laag volgens de precieze specificaties van het 3D-model. Hars stroomt naar binnen. Dit proces gaat laag voor laag door totdat het uiteindelijke 3D-object is gemaakt.

De keuze voor LSPc bij keramisch 3D printen heeft verschillende voordelen. De methode maakt een uiterst precieze en gedetailleerde productie van keramische voorwerpen mogelijk. De vloeibaarheid van de hars maakt het mogelijk om zelfs complexe en ingewikkelde structuren te gieten die met andere methoden moeilijk te realiseren zouden zijn. Bovendien biedt LSPc de mogelijkheid om met verschillende keramische materialen te werken, wat een breed scala aan toepassingen in verschillende industrieën mogelijk maakt.

Het is belangrijk om te benadrukken dat hoewel het LSPc-proces indrukwekkende resultaten oplevert, het ook specifieke uitdagingen met zich meebrengt. Materiaalontwikkeling blijft een belangrijk aspect bij het verder optimaliseren van de eigenschappen van de vloeibare hars en het voldoen aan de eisen van verschillende toepassingsgebieden. Daarnaast is vooruitgang in schaalbaarheid nodig om de technologie uit te breiden voor efficiënte massaproductie. Nexa3D heeft het membraan geoptimaliseerd om uitstekende componenten te maken in de xCeramic.

Een van de opvallende eigenschappen van keramisch 3D printen is de ongeëvenaarde precisie en fijnheid bij de productie van onderdelen. Dit is vooral belangrijk in sectoren zoals geneeskunde en elektronica.

Additive manufacturing opent een nieuw hoofdstuk in ontwerpvrijheid. Ingenieurs kunnen complexe vormen en structuren ontwikkelen die voorheen moeilijk te realiseren waren zonder afbreuk te doen aan de materiaalintegriteit.

Een ander groot voordeel is het efficiënte gebruik van materialen. Keramisch 3D printen stelt bedrijven in staat om het gebruik van hun grondstoffen te optimaliseren, wat niet alleen leidt tot minder afval, maar ook tot lagere productiekosten.

Keramische materialen die worden gebruikt bij 3D printen zijn van nature water- en hittebestendig. Dit breidt de toepassingsgebieden van keramisch 3D printen uit, vooral in omgevingen met extreme omstandigheden.

Additive manufacturing van keramische onderdelen maakt kostenefficiënte productie mogelijk, omdat materialen nauwkeurig worden gebruikt en afval tot een minimum wordt beperkt. Dit draagt bij aan economischere productieprocessen.

xCERAMIC3280
is een keramische hars met een hoge warmteafbuigingstemperatuur en een uitstekende elasticiteitsmodulus. Onderdelen van dit materiaal zien er keramisch uit en voelen aan.

Dit materiaal heeft een hoge warmteafbuigingstemperatuur tot 280°C en extreme stijfheid.

Dit maakt het de perfecte keuze voor matrijstoepassingen voor
freeform spuitgieten
.

3D-printen van keramiek heeft een revolutie teweeggebracht in de productie van implantaten en prothesen. Patiënten profiteren van op maat gemaakte oplossingen die beter voldoen aan hun individuele behoeften.

Lichtgewicht en toch robuuste materialen spelen een cruciale rol in de lucht- en ruimtevaartindustrie. Keramisch 3D-printen maakt de productie mogelijk van onderdelen met een hoge sterkte die de prestaties van vliegtuigen en ruimtevaartuigen verbeteren.

De precisie van keramisch 3D printen wordt gebruikt bij de productie van zeer complexe elektronische onderdelen en sensoren. Dit draagt bij aan efficiëntere en betrouwbaardere elektronische apparaten.

Keramisch 3D printen opent nieuwe perspectieven op het gebied van freeform spuitgieten (FIM). Met de mogelijkheid om complexe vormen en structuren te maken, zorgt deze technologie voor een revolutie in het productieproces van matrijzen voor freeform spuitgieten. De precisie en ontwerpvrijheid van keramisch 3D printen optimaliseren daarom ook het FIM proces en openen nieuwe horizonten voor de productie van op maat gemaakte spuitgietproducten.
Een gids over dit onderwerp vindt u hier (link)
.

In de spuitgietindustrie ligt de focus op diverse en complexe uitdagingen. Deze omvatten kosten- en tijdsdruk, het tekort aan geschoolde werknemers, hoge elektriciteitsprijzen, dalende grondstofproductie in de EU, toenemende risico’s bij aanbestedingen en de vraag naar digitalisering. 3D-printen wordt steeds meer gezien als een potentiële aanvulling op conventionele productieprocessen. Door zijn potentieel op het gebied van flexibiliteit, efficiëntie en het aantrekken van jonge professionals zou het kunnen helpen om een aantal van deze uitdagingen te overwinnen.

De vraag hoe 3D-printen specifiek kan worden gebruikt als aanvulling op conventionele spuitgiettechnologie leidt tot verschillende overwegingen. Deze technologie toont een bijzonder veelbelovend potentieel voor de productie van spuitgietinzetstukken. De voordelen lopen uiteen van snellere prototyping en lagere gereedschapskosten tot het efficiënt kunnen realiseren van kleine series, waarbij de factor tijd een doorslaggevende rol speelt. Daarnaast bevordert 3D-printen duurzaamheid door materiaal- en energie-efficiëntie te verbeteren en transportkosten en productieafval te verminderen.

De introductie van 3D printen opent nieuwe perspectieven en komt tegemoet aan de specifieke eisen van bedrijven die innovatie en traditie willen combineren. Door een grotere flexibiliteit in de productie, kortere innovatiecycli en efficiëntere aanpassing van oplossingen mogelijk te maken, biedt deze technologie een veelbelovende aanpak om de uitdagingen van het moderne industriële landschap aan te gaan. Deze omvatten met name het tekort aan geschoolde arbeidskrachten en de toenemende vraag naar duurzaamheid.

Rapid tooling technologie biedt aanzienlijke mogelijkheden voor interne spuitgietbedrijven en toekomstgerichte spuitgietbedrijven. Integratie vereist een strategische aanpak met investeringen in hardware en training, vooral in het gebruik van fotopolymeer matrijzen in vergelijking met stalen matrijzen. Deze uitdagingen moeten niet worden gezien als een obstakel, maar als noodzakelijke stappen op weg naar de implementatie van een innovatieve, toekomstbestendige technologie. Door bewuste acceptatie en gerichte planning kunnen niet alleen initiële hindernissen worden overwonnen, maar kunnen ook doorslaggevende concurrentievoordelen worden gerealiseerd. Rapid tooling staat voor efficiëntie, flexibiliteit en duurzaamheid in de productie, en als strategische investering biedt het voordelen op de lange termijn om proactief in te spelen op veranderende marktomstandigheden.