Keramik lässt sich seit Jahrtausenden herstellen. Warum also sollte man sie drucken? Die Antwort hat wenig mit Technikbegeisterung zu tun und viel mit Maschinenstunden. In diesem Beitrag gehen wir an einem konkreten Bauteil durch, was Drucken mit Compounds bedeutet – und wo das Geld tatsächlich eingespart wird.
Das Verfahren in einem Absatz
Wie bei jedem FFF-Drucker bauen wir schichtweise auf: Die Maschine fährt die Wandlinien ab, füllt sie aus, legt die nächste Schicht darüber. Der Unterschied liegt im Material. Wir führen kein Filament zu, sondern die rohen Körner, die im Granulatextruder aufgeschmolzen und ausgetragen werden.
Das Rechenbeispiel: ein Uhrengehäuse
Nehmen Sie ein Uhrengehäuse aus technischer Keramik – ein Bauteil mit viel leerem Raum darin. Konventionell brauchen Sie dafür ein Halbzeug, etwa einen Quader 50 × 50 mm mit 15 mm Wandstärke. In Aluminiumoxid liegt der allein bei rund 40 Euro.
Dann beginnt die eigentliche Arbeit. Technische Keramik ist ein harter, spröder Werkstoff. Sie spannen oder kitten den Quader auf, und jede Tasche, jede Ausnehmung muss herausgeschliffen werden – vorsichtig, mit geringer Zustellung, auf einer schwingungsarmen Maschine. Eine ultraschallgestützte Schleifmaschine, etwa eine DMG Ultrasonic, kostet mehrere Hunderttausend Euro, teilweise mehr. Dazu teure Werkzeuge. Und jede Maschinenstunde zählt.
Im Druck sieht die Rechnung anders aus: Wir fertigen den Grünling konturnah, mit vielleicht einem halben Millimeter Aufmaß. Das Material kostet dann eher um die 10 Euro – und vor allem entfällt der Großteil der teuren Maschinenzeit. Die Druckmaschine selbst bewegt sich in einer ganz anderen Größenordnung als die Schleifmaschine.
Das Bauteil im Video war übrigens in etwa drei Minuten gedruckt. Das ist kein perfektes Teil – aber es zeigt, in welchem Zeitrahmen man sich bewegt.
Was „technische Keramik“ bei uns heißt
Es geht nicht um Teller und Tassen. Wir verarbeiten Aluminiumoxid, Zirkonoxid und Weichferrite – also etwa die Kerne, die man aus der Elektrotechnik an Kabeln kennt. Auch Stähle und Edelstähle lassen sich nach demselben Prinzip drucken und sintern. Der Unterschied liegt nur im Verdruckverhalten und im Sinterverhalten, nicht im Verfahren.
Vom Grünling zur Vollkeramik
Die Keramik wird nicht rein verdruckt, sondern in einer Kunststoffmatrix gebunden – ein Skelett, das das Keramikpulver trägt. Damit lässt sich das Material fast wie ein gewöhnlicher Kunststoff drucken. Danach folgen zwei Schritte:
- Entbindern: chemisch oder thermisch werden Wachse und Weichmacher ausgespült beziehungsweise ausgebrannt.
- Sintern: unter kontrollierter thermischer Einwirkung verbinden sich die Partikel zu einer Vollkeramik, die 98 bis 99 Prozent der Dichte eines konventionell gepressten Bauteils erreicht.
Das Bauteil schrumpft dabei kontrolliert – deshalb der Größenunterschied zwischen gedrucktem und gesintertem Teil, der im Video gut zu sehen ist.
Konturnah heißt: Gewinde, Phasen, Taschen schon im Druck
Alles, was Sie sonst abtragen müssten, entsteht direkt mit. Ein Kernloch für ein Gewinde drucken wir mit; Sie schneiden nur noch das Gewinde ein, statt erst das Loch zu schleifen. Bei zylindrischen Bauteilen mit großer Innentasche ist der Unterschied noch deutlicher: konventionell schleifen Sie die komplette Tasche aus einem Rundmaterial heraus.
Je nach Anforderung reicht der gedruckte Zustand sogar schon – für Sinterhilfen oder Ofenhilfsmittel etwa.
Der Vorteil, den viele übersehen
Der Grünling ist weich. Man kann ihn brechen – aber man kann ihn eben auch bearbeiten. Wenn Sie keine Ultrapräzision brauchen, spannen Sie den Grünling auf eine gewöhnliche Fräse, arbeiten ihn mit dem Schrumpfaufmaß fertig und sintern erst danach. Das geht deutlich schneller und ist deutlich günstiger als das penible Herausschleifen einer fertigen Keramik.
Bei großen Durchmessern ist das der entscheidende Hebel: lieber einen Rohling drucken und im Grünzustand fräsen, als am Ende an der fertigen Vollkeramik zu arbeiten.
Ehrlich gesagt
Es ist nicht so, dass man Start drückt und alles läuft glatt. Dahinter steht eine lange Parameterkette, die eingehalten werden muss, damit am Ende ein brauchbares Bauteil herauskommt. Genau da steigen wir ein: Wer eine Fachkraft monatelang Parameter suchen lässt, spart am Ende nichts – Fachpersonal ist der teuerste Posten im Betrieb.
Deshalb arbeiten wir mit festen Materialpartnern, kennen das Verhalten der Werkstoffe und liefern die Anlage auf Ihr Material eingestellt aus. Idealerweise drücken Sie wirklich nur Start. Und die Maschine? Die ist nicht hässlich, aber auch nicht wunderschön – sie ist zweckgebunden. Stabil, funktionierend, für die Produktion gebaut.
Kapitel im Video
- 0:00 · Intro – Drucken mit Compounds
- 0:33 · So funktioniert der Granulat-Druck (Schicht für Schicht)
- 1:21 · Warum Keramik drucken? Der Vorteil am Beispiel Gehäuse
- 2:05 · Klassisch herstellen: Schleifen & teure Maschinen
- 3:41 · Die 3D-Druck-Alternative: konturnaher Grünling
- 4:30 · Was heißt „technische Keramik“? (Al₂O₃, Zirkonoxid, Weichferrite)
- 5:19 · Compound erklärt: Keramik in der Kunststoff-Matrix
- 5:53 · Entbindern & Sintern – zur 98–99 % Vollkeramik
- 6:54 · Anwendungen: Gewinde, Ofentechnik, Raumfahrt
- 7:57 · Tempo: dieses Bauteil in ~3 Minuten gedruckt
- 8:38 · Auch Edelstahl & Stahl – ein Prinzip
- 9:24 · Wir stellen den Drucker ein + Sinter-Partner
- 10:37 · Grünling günstig nachbearbeiten (Fräsen vor dem Sintern)
- 12:03 · Fazit & Verabschiedung