Formgebungsverfahren

Die Exentis Engineering benutzt und entwickelt je nach Anforderungsprofil verschiedene Formgebungsverfahren für keramische und metallische Materialien und Strukturen:

 

-    das eigens entwickelte endformnahe 3-dimensionale Siebdruckverfahren

-    modifizierte Verfahren für Folienziehen, Foliengießen und Schleudern

-    Schlickerguss mit dauerhaften und verlorenen Formen

und andere Verfahren wie Schäumen, Spritzen und Andere mit konstanten Materialeigenschaften oder aber Gradienten in Material und Struktur.

3-dimensionaler Siebdruck

Im 3-dimensionalen Siebdruckverfahren wird ein in der Regel fein strukturiertes Bauteil in 2-dimensionale Ebenen der Z-Richtung zerlegt und für jede Ebene ein Siebwerkzeug hergestellt. Die erste strukturierte Ebene wird auf eine Unterlage gedruckt, gehärtet und wieder positionsgenau auf den vorangehenden Druck gedruckt, bis die erste Strukturebene ihre Sollhöhe erreicht hat. Darauf wird die nächste Strukturebene gedruckt und so weiter. Ist das Bauteil in seiner Endgröße fertig gedruckt, erfolgt die Trocknung, die anders als gewohnt, durch die vorangehenden Härteschritte ohne Schwindung stattfindet. Das Bauteil wird von der Druckunterlage gelöst und an die thermische Behandlung übergeben.

 

Je nach Bauteilhöhe kann dabei der Körperaufbau durchaus auch mehrere tausend Drucke haben. Zwischen den einzelnen Drucken kann sowohl die Struktur, die Materialzusammensetzung und die Porosität geändert werden, aber auch Hinterschneidungen sind so möglich. Alle Änderungen in Struktur, Material, Porosität und Oberfläche werden nahtlos – in line – durchgeführt, so dass keine Übergangsgrenzschichten durch Fügeverfahren entstehen.

 

Die Technologieentwicklung des 3-dimensionalen Siebdruckes hat eine Anlagen- und Verfahrenstechnik hervorgerufen, die es ermöglicht extrem hohe Werte an Grundfläche zu Höhenverhältnissen zu generieren und selbst Materialstege unter 100 µm Wandstärke mit Höhenfaktoren über 1:100 maßgenau herzustellen.

Nahezu drucklos wird das Material durch die offene Siebmasche auf die darunter liegende Bauteilebene gelegt und durch die Härtung stabilisiert.

 

Damit das funktioniert wurden verschiedene Parameter als prozessrelevant optimiert:

 -    die 3-dimensionale Siebdruckanlage hat in X,Y und Z-Achsrichtung eine sehr hohe Positionierungs- Präzision von

     < 2 µm über Tausende von Drucken.

-    das Sieb, Schablone mit dem Abbild der Strukturebene, ist neben Siebfaden, Beschichtung, Gewebespannung u.a.  

     vor allem bei abrasiven Rohstoffen wie Siliziumkarbid, Glasfritten und anderen Brechkörnern, verschleißreduzierend 

     konfiguriert und zur Erzeugung einer langen Siebstandzeit speziell behandelt. Übliche Quellvorgänge in der

     Siebbeschichtung bei wasserhaltigen Rezepturen konnten weitestgehend unterdrückt werden, so dass der Freidruck

     (Druck auf das Produkt ohne Gegenhalt für das Rakel) selbst nach vielen Drucken ohne Reinigungsvorgänge

     stattfinden kann.

Folientechniken

Als weiteres praktiziertes Formgebungsverfahren, vor allem für poröse flache Platten, haber wir eine Technik entwickelt, welche mithilfe der Rezeptur zu porösen Platten (Folien) führt, die an Ober- und Unterseite kaum eine Materialverdichtung aufweisen.

 

Eine Folienmassenstabilisierung ohne Sedimentation während der Härte- und Trockenzeit ist dabei technologisch von uns gelöst. Ebenso erhalten wir eine schnelle Materialkornstabilisierung in der Folie ohne Bildung von einem Flüssigkeitsspiegel oder Verschluss durch Oberflächenabdichtung durch die Additiv- und Bindersysteme.

Die Kombination von Folienträger, Rezeptur und Härtemechanismen ermöglicht die Herstellung von Folien aus Keramik oder Sintermetall als Batch oder kontinuierlich.

Dabei erhalten wir für die folgenden Verarbeitungsschritte ein gewisses Maß an Flexibilität. Die Folgebearbeitung kann mittels Stanzen, Schneiden, Fräsen etc. erfolgen. In der Phase der Härtung und Trocknung kann in Line eine Folienoberflächengestaltung mittels Prägung erfolgen. Die ausgeschnittenen Folien können gebogen, gerollt, verdrillt oder perforiert werden, so dass eine individuelle Formanpassung vorgesehen werden kann.

Grundsätzlich sind Folien bis zu 2 mm möglich. Dabei können wir auch verschiedene Razepturen nacheinander – nach begonnener Härtung der ersten Schicht – aufeinander gestalten. Der Materialübergang erfolgt dabei durch anlösen der unteren Schicht mit Verbindungsbildung zur oberen Schicht.

 

Sonderlösungen mit selektiven Bereichen sind ebenfalls denkbar, schließen aber die Vielzahl von Möglichkeiten nicht ab.

Schlickerguss

Aus der traditionellen keramischen Herstellung ist die Formgebung durch Schlickerguss ein weiteres Formgebungs-verfahren, welches wir nicht nur mit keramischen Massen, sondern auch mit Sintermetallen modifiziert haben. Dabei wird die Masse in eine meistens gipshaltige Form gegossen und nach der Scherbenbildung und Trocknung entformt. Daran anschließend kann das Bauteil gebrannt werden.

 

Die individuellen Möglichkeiten sind hierbei jeweils auf die Produkteigenschaften und vor allem die Massenbestandteile abzustimmen. Das Verfahren eignet sich vor allem für Kleinserien- da der manuelle Aufwand und die Anzahl an Formen in der Großserienherstellung unproportional hoch ist und nur wenig Spielraum für stückzahlabhängige Preisentwicklungen bietet. Für Sonderlösungen allerdings ein durchaus sinnvolles Tool.

Sonstige

In Einzelfällen ist die Kombination verschiedener Formgebungsverfahren erforderlich. Hier entwickeln wir die entsprechende Technologie, Handhabung, Rezepturen und Werkzeuge.

 

Ist keine Anlagentechnik dafür auf dem Markt erhältlich planen wir auf dem Weg der Prototypenanlage auch die entsprechende Anlagentechnik für die Formgebung.