Formatec

Keramiek printen

 

Keramiek printen met gebruik van de DLP technologie, Formatec deed onderzoek en bouwde een keramiek printer. Deze printer werd gepresenteerd in december 2012, op het CIM Seminar bij Formatec in Goirle. 

Achtergrond
Additive manufacturing of 3D printen is verzamelnaam van technologieën die sterk in ontwikkeling zijn. Vele materialen worden vormgegeven door een grote verscheidenheid aan technologieën. In augustus 2012 plaatste analisten van Gartner 3D printing bovenaan de jaarlijkse hype curve

In september 2012 startte Formatec een uitgebreid en diepgaand onderzoek naar de toegevoegde waarde van de additive manufacturing technologie als aanvulling op de bestaande processen. Het werd snel duidelijk dat deze technolgie voor het vormen van keramiek diverse voordelen had. Tegelijkertijd werd het duidelijk dat de Digital Light Processing (DLP) techniek het beste zou zijn voor het vormen van keramische delen. Dit hoge resolutie proces levert betere oppervlakten op dan poeder laseren. Ook zijn de te bereiken product toleranties met het DLP proces beter dan met poeder laseren. 

formatec dlp printer 
De Formatec DLP printer

Proces
Het CAD model van het product wordt door speciale software opgedeeld in laagjes. Deze laagjes worden vervolgens door de DLP - Chip geprojecteerd op de bodem van het reservoir. In het reservoir bevindt zich een fotopolymeer gevuld met keramisch poeder. Tijdens de projectie wordt fotopolymeer geactiveerd en hardt de kunststof / keramiek combinatie uit. Nadat dit gebeurd is, beweegt de Z-as omhoog en start de belichting voor de volgende laag. 

Als alle lagen gereed zijn, dan is product opgebouwd uit een combinatie van kunststof en keramiek, gelijk aan een 'groen' gespuitgiet product. Alle, voor Formatec, gebruikelijke processtappen als debinden en sinteren moeten dan nog uitgevoerd worden om tot een volledig functioneel keramisch product te komen.  

De Formatec DLP printer
De Formatec DLP Printer is ontworpen voor het maken van kleine hoognauwkeurige onderdelen;

   Eenheid  Waarde
 Resolutie  um  40
 Laagdikte  um  25 - 100
 Snelheid  mm/h  2.5
 DLP Chip   pixels  1980 x 1080
 Bouw platform  mm  76 x 43

 

Toepassingen
Deze technologie zal drie toepassingsgebieden vinden;

Keramiek printenPrototypes
Het vervaardigen van keramische prototypes is erg kostbaar en bestrijkt over het algemeen een periode van weken. Met het toepassen van de DLP technologie één enkel product worden gemaakt met een korte levertijd. Bovendien kunnen dure bewerkingen als het maken van een matrijs en/of het slijpen van keramiek achterwege blijven.

Vaak wordt het vervaardigen van de prototypes toegepast in de ontwerp fase van een product. In deze fase is het ontwerp sterk onderhevig aan veranderingen. Met het printen zijn geen aanpassingskosten gemoeid, een tweede prototype kan er dus totaal anders uit zien. 

Kleine serie productie
Het printen van keramiek met de DLP technologie zal zijn toepassing vinden in series die groter zijn dan de gebruikelijke slijpseries en kleiner dan typische aantallen voor het spuitgieten van keramiek. Het is te verwachten dat de onderdelen die in deze categorie vallen geringe afmetingen, nauwe tolerantie en een complexe vorm zullen hebben. 

Serie productie
Serie productie zal toegepast worden als geen enkele andere technologie in staat is om het product te maken met de bestaande technologie. Ondersnijdingen, complex gevormde koel kanalen, dunne wanddiktes, foam-achtige structuren, zijn slechts enkele voorbeelden van vormen die alleen met de DLP print technologie gemaakt kunnen worden. Bij toepassing van deze vormen is alleen de DLP technologie beschikbaar en zal deze techniek dus gebruikt worden voor productie series.

Voor- en nadelen

 Voordelen
 Nadelen
 Geen matrijskosten  Beperkte productdikte +/- 2.5mm
 Serie productie voor complexe delen  Relatief langzaam productie proces
 Prototypes met functionele keramische eigenschappen  Beperkte materiaal beschikbaarheid
 Erg hoge vormvrijheid  Afhankelijk van het ontwerp moeten er 'supports' aangebracht worden
 Geen kosten voor aanpassing van ontwerp  
 Grote nauwkeurigheden, door grote resolutie  
 Korte doorlooptijden.  



Blik in de toekomst
 
Het ontwerpen, construeren, mechaniseren en produceren van een DLP keramiek printer zijn de eerste stappen van Formatec op gebied van print technologie. Voor de komende maanden heeft Formatec zich gecommitteerd aan een ambitieus ontwikkelingsprogramma met duidelijke doelstellingen. Oa. materiaal beschikbaarheid, materiaal karakterisatie en het leveren van de eerste commerciële producten staan op de lijst met doelstellingen.