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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.



Lithoz Standardmaterialien

Hohe Materialkompetenz von Lithoz

Lithoz bietet seinen Kunden verschiedene Materialien für die Generative Fertigung von Hochleistungskeramiken. Die einzelnen Werkstoffe sind dabei optimal auf das Komplettsystem von Lithoz abgestimmt und lassen so die Herstellung von hochqualitativen Bauteilen zu. Derzeit bietet Lithoz die Materialien LithaLox (Al2O3), LithaCon (ZrO2) und LithaBone (Ca3(PO4)2) standardmäßig an. Durch langjährige Erfahrung in Forschung und Entwicklung verfügt das Team von Lithoz über hohe Materialkompetenz für Glaskeramik, Oxide, Nitride sowie Carbide.



LithaLox HP 500

Materialeigenschaften Aluminiumoxid (Al2O3):

- hohe Härte
- hohe Festigkeit
- Temperaturstabilität
- hohe Verschleißbeständigkeit
- Korrosionsbeständigkeit


Aluminiumoxid (Al2O3) zählt zu den wichtigsten oxidkeramischen Werkstoffen. Mit einer Reinheit von 99,9 % weist es hervorragende mechanische, chemische und elektrische Materialeigenschaften auf und ist daher für ein breites Spektrum an Anwendungen geeignet.




LithaCon 3Y 610 Purple

Materialeigenschaften Zirkoniumoxid (ZrO2):

- hohe Bruchzähigkeit
- sehr gute tribologische Eigenschaften
- niedrige Wärmeleitfähigkeit
- hohe Biegebruch- und Zugfestigkeit
- hohe Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit
- Sauerstoffionenleitfähigkeit

Zirkoniumoxid (ZrO2), hat in den letzten Jahren durch seine zuverlässige Verarbeitbarkeit stetig an Bedeutung gewonnen. Vor allem das mit 3 Mol % Yittrium stabilisierte Zirkoniumoxid bietet durch seine hohe Zähigkeit und Elastizität eine außergewöhnliche Festigkeit. Es wird besonders in Bereichen eingesetzt, die eine hohe Hitzebeständigkeit der Einzelkomponenten erfordern. Neben den industriellen Anwendungen wird Zirkoniumoxid auch in der Schmuckindustrie sowie in der Medizintechnik eingesetzt.




LithaBone TCP 200

Materialeigenschaften Tricalciumphosphat (Ca3(PO4)2):

- hohe Biokompatibilität
- hohe Osteokonduktivität
- hohe Resorbierbarkeit
 


Tricalciumphosphat (Ca3(PO4)2) eignet sich aufgrund seiner Ähnlichkeit mit der mineralischen Phase des menschlichen Knochens und seiner osteokonduktiven Eigenschaften besonders gut als Knochenersatzmaterial. Das Material findet breite Anwendung in der Medizin, da es durch seine Biokompatibilität ihren höchsten Anforderungen entspricht.