Additive Manufacturing of ceramics – a new technology on its way to series production

Nikolai Sauer - 13. August 2018

Die Produktion von keramischen Komponenten hat bei Bosch eine Tradition von über 100 Jahren. So wurde beispielsweise bereits 1939 das erste Patent für das Spritzgießen von Technischer Keramik angemeldet. Die unterschiedlichen Fertigungsverfahren werden seither an verschiedenen Bosch-Standorten mit Automotive-Standards perfektioniert.
Auch neueste Technologien wie der 3D-Druck werden adaptiert und weiterentwickelt. So ist BOSCH bereits seit einigen Jahren in der additiven Fertigung von Keramikbauteilen tätig. Hierbei kommt uns unsere langjährige Erfahrung in der Keramik Verarbeitung besonders zu gute.

We are CERIX!

CERIX ist ein Start-Up der Robert Bosch GmbH und wurde 2016 gegründet. Wir bündeln die Kompetenz in der Keramikfertigung innerhalb des Unternehmens und bieten Bauteile auch außerhalb der bisherigen Geschäftsfelder auf dem externen Markt an. Aufgrund der steigenden Anforderungen an die verschiedensten Produkte, sei es in der Medizintechnik, der Chemie, im Anlagenbau, der Sensorik oder im Consumer-Bereich, sehen wir großes Potential darin, mittels technischer Keramik die Leistungsfähigkeit dieser deutlich zu steigern.
Wir bieten unseren Kunden Lösungen für ihre technischen Herausforderungen, bei denen andere Werkstoffe wie Kunststoffe oder Metalle ihre Grenzen längst erreicht haben.

Wir begleiten unsere Kunden von der Einzelteilfertigung bis hin zur Serienproduktion

Mit umfassendem Engineering-Know-How unterstützen wir unsere Kunden bei der Auslegung von Bauteilen in einem keramik- und fertigungsgerechten Design. Unsere langjährige Erfahrung im CIM-Verfahren ergänzt sich perfekt mit der additiven Fertigung, da wir hochkomplexe Bauteile mit den gleichen mechanischen Eigenschaften in kleinen sowie großen Stückzahlen wirtschaftlich produzieren können. Aufgrund der stark steigenden Nachfrage erweitern wir permanent unsere 3D-Druckkapazität. Die Vorteile der additiven Fertigung liegen auf der Hand: teure Werkzeugkosten entfallen komplett und Designänderungen sind jederzeit möglich. Für unsere Kunden bedeutet das eine bisher nicht dagewesene Flexibilität und neue Möglichkeiten in der Produktentwicklung. In enger Zusammenarbeit mit den OEMs der additiven Fertigung treiben wir die Entwicklung der Produktionsverfahren weiter voran. Zusätzlich profitieren unsere Kunden von den existierenden Qualitätsstandards innerhalb der BOSCH-Gruppe, die in den verschiedensten Bereichen eingesetzt werden.

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Von der Idee zum additiv gefertigten Bauteil

Der Prozess beginnt grundsätzlich mit dem CAD-Modell. In enger Zusammenarbeit mit unseren Kunden entwickeln wir gemeinsam eine Bauteilgeometrie, um allen Anforderungen gerecht zu werden. Neue Geometrien, wie zum Beispiel innenliegende Kanäle oder Hinterschneidungen, welche mit konventionellen Herstellungsverfahren bisher nicht umsetzbar waren, können nun realisiert werden. Im Anschluss an diesen Engineering-Prozess wird das Modell mittels Stereolithografie gedruckt. Auf den Druckprozess folgt ein Post-Processing, um die Bauteile von überschüssigem Material zu befreien und diese für die nachfolgenden Prozessschritte vorzubereiten. Abhängig von Material und Bauteilgeometrie werden unterschiedliche Strategien und Parameter angewendet. Anschließend durchlaufen die additiv gefertigten Bauteile die gleichen thermischen Prozesse wie CIM-Bauteile. Die gesinterten Bauteile weisen die endgültigen Eigenschaften auf, die an das entsprechende Material gestellt werden.

In den meisten Fällen ist eine Nacharbeit aufgrund der hohen Präzision nicht nötig. Jedoch gibt es Anwendungen mit besonders hohen Toleranzanforderungen, bei denen unsere Kompetenz in der Hartbearbeitung von Keramikbauteilen zum Tragen kommt. Somit bieten wir unseren Kunden alles aus einer Hand.

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Serienfertigung mittels additiver Fertigung

Der Bosch-Qualitätsanspruch hat für uns höchste Priorität. Daher setzten wir bei der additiven Fertigung denselben Maßstab wie bei jedem anderen Fertigungsverfahren an. Im Detail bedeutet das eine durchgehende Fähigkeitsuntersuchung aller Prozessschritte vom CAD-Modell bis zum gesinterten Bauteil. Dabei analysieren wir jeden einzelnen Vorgang, um potentielle Fehlereinflüsse zu eliminieren. Des Weiteren spielt die Nachverfolgbarkeit für unseren Qualitätsanspruch eine entscheidende Rolle.
Die enge Zusammenarbeit mit den Anlagenherstellern kommt beiden Seiten zugute, da wir das 3D-Druckverfahren von der Prototypenherstellung hin zur additiven Serienfertigung aktiv mitgestalten. Die Entwicklung ist bereits so weit fortgeschritten, dass die Produktion von Serienaufträgen mittels additiver Fertigung wirtschaftlich ist und erste Serienaufträge produziert werden.


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