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DIE LCM-TECHNOLOGIE VON LITHOZ

FÜR DIE ADDITIVE FERTIGUNG VON HOCHLEISTUNGSKERAMIK

Mit der Lithography-based Ceramic Manufacturing (LCM)-Technologie bietet Lithoz ein Fertigungsverfahren an, mit dem Bauteile aus Hochleistungskeramik generativ gefertigt werden können. Der Vorteil der LCM-Technologie liegt in der präzisen Fertigung von keramischen Bauteilen, welche die gleichen Materialeigenschaften wie konventionell gefertigte keramische Bauteile aufweisen. Die LCM-Technologie wurde von den Gründern von Lithoz zwischen 2006 und 2010 an der TU Wien entwickelt. Im Jahr 2011 wurde die Lithoz GmbH als Spin-off der TU Wien gegründet.

Der Begriff Additive Fertigung bezeichnet Prozesse, bei denen dreidimensionale Objekte durch das Aneinanderfügen von Schichten erstellt werden. Additive Fertigung, häufig auch als generative Fertigung oder als 3D-Druck bezeichnet, hat sich in den letzten Jahren als effektive Methode zur werkzeuglosen Herstellung beliebig komplexer Objekte direkt aus CAD-Daten entwickelt.

Die Ursache für den Erfolg von generativen Fertigungstechnologien liegt in den besonderen Vorteilen, welche die Technologie der Industrie und Forschung bietet:

  • kostengünstige und schnelle Produktion von Prototypen, Einzelstücken und Kleinserien
  • Customization und Mass-Customization von Produkten
  • verbesserte Produkte durch funktionsorientiertes Design
  • Verkürzung der Time-to-Market und Erhöhung des Innovationstempos im Unternehmen
  • flexiblere Reaktion auf die Bedürfnisse des Marktes

 

VON DER IDEE ZUM FERTIGEN BAUTEIL
 

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Die LCM-Technologie basiert auf der selektiven Maskenbelichtung eines photosensitiven Harzes, in dem keramische Partikel homogen dispergiert sind. Während der Strukturierung wird ein Grünkörper – ein Komposit aus keramischem Pulver und der organischen Polymermatrix – aufgebaut. Die Photopolymere bilden dabei das Grundgerüst des Bauteils und dienen als Binder zwischen den keramischen Partikeln. Die Photopolymere werden anschließend beim Entbindern durch Pyrolyse entfernt und die keramischen Partikel werden im abschließenden Sinterprozess dicht gesintert. Diese beiden Prozessschritte werden typischerweise auch in der konventionellen keramischen Formgebung angewendet.

Grundsätzlich eignet sich das LCM-Verfahren zur Verarbeitung aller pulverförmigen und sinterfähigen Pulver, wodurch in den vergangenen Jahren bereits ein breites Spektrum an kundenspezifischen Werkstoffen über die LCM-Route verarbeitet wurde.

Das folgende Video zeigt den Herstellungsprozess eines Keramikbauteils mittels LCM-Technologie.

 

VORTEILE DER WERKZEUGLOSEN FERTIGUNG

 

VERKÜRZUNG DER TIME-TO-MARKET

Die mit dem LCM-Verfahren gefertigten Bauteile können als Serienprodukte eingesetzt werden oder auch für erste Funktionstests verwendet werden, um das Design und die Funktionalität des Bauteils zu überprüfen. Durch die inhouse-Prototypenerzeugung wird Ihre Produktidee durch die komplette Prototypenphase hindurch geschützt.

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Im Unterschied zu konventionellen Formgebungsverfahren werden bei der generativen Fertigung keine bauteilspezifischen Werkzeuge benötigt. Die Formgebung erfolgt direkt aus dem CAD-Datensatz. Designvarianten können innerhalb nur eines Bauvorgangs realisiert werden. Dadurch stehen verschiedene vollfunktionsfähige Prototypen innerhalb kurzer Zeit zur Verfügung. Designanpassungen können ohne lange Wartezeiten direkt am Computer vorgenommen werden. Durch die schnelle Realisierung und Anpassung der Prototypen kann die Markteinführung von neuen Produkten signifikant verkürzt werden.

Hier die Vorzüge der LCM-Technologie für Sie im Überblick:
  • werkzeuglose Herstellung direkt aus den CAD-Daten
  • Produktion von unterschiedlichen Prototypen innerhalb eines Bauvorgangs
  • Designoptimierung schnell und einfach direkt vom Computer aus realisieren
  • Materialeigenschaften wie in der Serienfertigung
  • Reduktion der Forschungs- und Entwicklungszeit


DESIGNFREIHEIT & STEIGERUNG DER FUNKTIONALITÄT VON PRODUKTEN

Der Einsatz von additiven Fertigungstechnologien in der Keramikindustrie ermöglicht einen Wandel vom produktionsgetriebenen Design hin zu einem funktionsorientierten Design. Durch die werkzeuglose Fertigungstechnologie überwindet das LCM-Verfahren die Limitationen herkömmlicher Fertigungsverfahren wie beispielsweise die Entformungsthematik von komplexeren Geometrien. Somit können erstmals auch komplizierte Strukturen realisiert werden.

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Additive Fertigungstechnologien eignen sich speziell auch für eine umfassende Funktionsintegration und Performanceverbesserung von Produkten. Durch Funktionsintegration können hohe Montagekosten eingespart werden und funktionalere Produkte entstehen, die für den Kunden einen größeren Nutzen stiften. Die LCM-Technologie von Lithoz bietet der Industrie und Forschung die Möglichkeit radikale Produktinnovationen zu schaffen. Das LCM-Verfahren kann der Schlüssel sein keramische Produkte in neuen Branchen und Märkten zu etablieren.
 

Hier noch einmal die Vorzüge der LCM-Technologie für Sie im Überblick
  • keine Entformungsproblematik durch die werkzeuglose Fertigung
  • Realisierung von bionischen Designs, feinen Kanälen und Porenstrukturen
  • auch komplexeste Geometrien in "Spritzguss-Qualität"
  • Produktion von Hinterschneidungen, Hohlräumen und dünnwandigen Strukturen
  • gleiche Materialeigenschaften wie bei konventionellen Fertigungsverfahren

 

MASS CUSTOMIZATION VON PRODUKTEN

Für die Herstellung von Hochleistungskeramiken hat sich eine Vielzahl an Fertigungsverfahren etabliert, die sich speziell für die zuverlässige und kostengünstige Produktion von großen Stückzahlen eignen.

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Konventionelle Fertigungsverfahren sind heute vom Markt nicht mehr wegzudenken, stoßen jedoch aufgrund neuer Marktanforderungen wie beispielsweise der Mass Customization von Produkten oder bei der kostengünstigen und ressourcenschonenden Herstellung von Kleinserien und Einzelstücken auf ihre Grenzen. Generative Fertigungstechnologien stellen dabei eine gute Ergänzung zu konventionellen Verfahren dar.

Die LCM-Technologie von Lithoz ermöglicht Anpassung und Personalisierung von Keramikprodukten. Während bei konventionellen Produktionsverfahren für jedes Teil eigene Gussformen und Werkzeuge hergestellt werden, wird bei der additiven Fertigung das CAD-Model nach Kundenwunsch abgeändert. Durch eine batchorientierte Fertigung wird der Industrie die Möglichkeit geboten, individualisierte Produkte mit gleichzeitigen Vorteilen der Massenproduktion zu kombinieren.

Hier die Vorzüge der LCM-Technologie für Sie noch einmal im Überblick:
  • Produktion direkt aus CAD-Daten daher keine Werkzeugkosten
  • einfache und kostengüstige Individualisierung von Produkten
  • Veränderung von Produkten bereits während des Lebenszyklus
  • wirtschaftliche Produktion von Hochleistungskeramik ab Losgröße 1
  • On-Demand-Production – mehr Effizienz in der Produktionsplanung und in der Lagerhaltung


RESSOURCENEFFIZIENTE PRODUKTIONS- METHODE AB LOSGRÖSSE 1

Im Gegensatz zu subtraktiven Verfahren wie beispielsweise dem Drehen oder Fräsen, bei denen die Formgebung durch den Abtrag von Material stattfindet, entsteht bei der Additiven Fertigung das Objekt durch Aneinanderfügen von Volumenelementen.

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Durch diese spezielle Art der Fertigung wird nur so viel Rohmaterial benötigt, wie das Bauteilvolumen ausmacht. Neben dem sehr hohen Materialnutzungsgrad, ermöglicht das Verfahren zudem die Wiederverwendung des in der Maschine verbliebenen Materials. Dies ist ressourcenschonend und führt spe-ziell bei sehr teuren Rohstoffen zu einer immensen Kostenersparnis. Die Additive Fertigung ermöglicht dadurch eine kosteneffektive Produktionsmethode ab Losgröße 1.

Hier die Vorzüge der LCM-Technologie für Sie noch einmal im Überblick:
  • sehr geringer Material- und Energieverbrauch
  • verbleibendes Material kann für weitere Bauvorgänge verwendet werden.
  • LCM-Prozess kann bereits ab einer Füllmenge von 10 ml gestartet werden
  • geringe Kapitalbindung durch geringe Mindestfüllmenge
  • kosteneffektive Produktionsmethode ab Losgröße 1

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Erfahren Sie mehr über die verfügbaren Standard- und Entwicklungsmaterialien,
die für den LCM-Prozess verfügbar sind und informieren Sie sich über die Möglichkeit
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