Siliciumnitrid – neuer Werkstoff für die LCM-Technologie

Lithoz ist weltweit das erste Unternehmen, das Siliciumnitrid (Si3N4) mittels additiver Fertigung verarbeiten kann. Die gefertigten Bauteile weisen dieselben Materialeigenschaften wie konventionell gefertigte Bauteile auf. Damit steht der Industrie und Forschung ein sehr leistungsstarker Keramikwerkstoff für die Verarbeitung mittels LCM-Technologie zur Verfügung, der für den Einsatz unter extremsten Bedingungen geeignet ist.

Bei dem entwickelten Material handelt es sich um ein sogenanntes β-SiAlON. Zu den herausragenden Materialeigenschaften zählen unter anderem eine hohe Zähigkeit und Festigkeit bei einer vergleichbar niedrigen Dichte. Die ausgezeichnete Thermoschockbeständigkeit macht Siliziumnitrid zum prädestinieren Werkstoff für Applikationen mit sehr hohen dynamischen Beanspruchungen und Zuverlässigkeitsanforderungen.

Der Einsatz in harschen Umgebungen erfordert daher bereits in der Prototypenphase eine intensive Auseinandersetzung mit der Bauteilgeometrie. Die Herstellung mittels LCM-Verfahren bietet gerade in dieser Phase besondere Vorteile. Die werkzeuglose Fertigungsmethode ermöglicht die schnelle und kostengünstige Produktion von unterschiedlichen Prototypen innerhalb eines Baujobs. Die vollfunktionstüchtigen Protoypen können für seriennahe Tests verwendet werden.

Das folgende Video entstand im Rahmen des Forschungsprojekts ToMax. Das Video zeigt die hohe Thermoschockbeständigkeit eines Siliciumnitridbauteils, das mittels LCM-Technologie hergestellt wurde. Das Bauteil wurde dabei auf 800 °C erhitzt und direkt im Anschluss auf Raumtemperatur abgekühlt. Das additiv gefertigte Bauteil braucht hier den Vergleich mit konventionellen Fertigungstechnologien nicht zu scheuen – es besteht den Test einwandfrei.

Anwendungsgebiete für additiv gefertigte Siliziumnitridbauteile können aufgrund der erzielten Materialeigenschaften sowohl in der Luft- und Raumfahrt, in der Gleitverschleißanwendung und Metallumformung als auch im biomedizinischen Sektor sein. Hierbei ist besonders der Bereich der Permanentimplantate zu erwähnen.