Repräsentativer 3D-Druck mit SiSiC
Ästhetische Visualisierung innovativer Formgebungs- und Materialmöglichkeiten mit dem technischen Keramikwerkstoff siliziuminfiltriertes Siliziumcarbid, 2016/2017
Projektkooperation des Fachbereichs Design der Hochschule Niederrhein mit der Schunk Ingenieurkeramik GmbH, Willich
Projektleitung Prof. Gerhard Hahn
Das studentische Projekt zielt auf die Herstellung von Objekten, die sowohl die komfortablen Formgebungsmöglichkeiten des großformatigen Pulverbettdruckes mit Silziumcarbid, wie auch dessen extreme thermische und abrasive Einsatzmöglichkeiten demonstrieren. Als Ergebnis entstehen freiplastische und angewandte Arbeiten.
Auslöser für das Zustandekommen der Zusammenarbeit ist die firmenseitige Integration eines großformatigen 3D-Pulverbett-Druckverfahrens in die Produktion von Siliziumcarbid-Produkten. Dieses ermöglicht die Erstellung komplexer Hohlformen und Binnenstrukturen, die in traditionellen Verfahren nicht realisierbar sind. Der vorläufigen Bindung im Druck via Kunststoffbinder folgt die finale Verfestigung in einem sauerstofffreien Brand bei 1600 °C.
Ergebnisse des Projektes werden auf der Hannovermesse 2017 ausgestellt und plakatiert. Die Zusammenarbeit erzeugt einen deutlichen Synergieeffekt, für Schunk im Hinblick auf den nun möglichen Druck von Leichtbauelementen mit Wandstärken reduziert bis auf zwei Millimeter. Für die Studierenden enstanden praxisnahe Aufgabenstellungen und Kontakte in die Industrie.
Abb. 1, 2 und 6:
Kerstin Froch – Radiolarien, bionische Strukturen, Pulverbett-Druck, Ø 20 und 35 cm
Die filigranen Objekte greift die ästhetische und technische Eleganz der Kieselalgen (Radiolarien) auf, ein Meeresplankton, dessen Exoskelette als Kalkkonstruktionen über extrem hohe Stabilität bei minimalem Gewicht verfügen. Im 3D-Druck wurden konstruktive und verfahrenstechnische Möglichkeiten der abstrahierten Skelettidee ausgereizt und neue Perspektiven für zukünftige Produktentwicklungen für Leichtbauweise eröffnet.
Abb. 3, 5 und 8:
Marie Simon – Schale fjorten, Pulverbett-Druck, gestrahlt, 60 × 45 × 17 cm
Die Schale fjorten basiert auf einem digital erstellten, modularen Raster, welches digital volumen- und richtungsgebend verformt wurde und der Schale Dynamik und Spannung verleiht. Die Technik des 3D-Drucks ermöglicht es, die räumlich komplizierte Geometrie mit ihren zahlreichen Untergriffen effizient und präzise zu fertigen.
Abb. 4 und 7:
Michelle Deckers – Studie zu einem Mahlwerk, Pulverbett-Druck, gestrahlt, Ø 36,5 cm
Die Konzeption nutzt die hohe Abriebfestigkeit des Siliziumcarbids zur Entwicklung eines Mahlwerks. Der Entwurf sieht eine Zufuhr des Mahlguts durch die Schlitze des Oberteils (rechts) vor. Dieses wird, abhängig von der Größe des Mahlspalts, zwischen den spiralig angeordneten Mahloberflächen zerkleinert und nach unten durch die zentrale Öffnung im unteren Mahlkegel (links) abgeführt. Der gegenläufige Antrieb erfolgt über äußere Zahnkränze.
Abb. 9 und 11:
Jana Gansäuer – Studie zu einem Tischfeuer, Pulverbett-Druck, gestrahlt, Ø ca. 30 cm
Die Konzeption nutzt die extreme Hitzebeständigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit des Silziumcarbids für die Gestaltung eines Tischfeuers. Radial angeordnete Lamellen bilden einen Kranz mit nach innen elegant aufsteigender Form. Ein umlaufender U-förmiger Ring nimmt die Brennflüssigkeit auf und dient zugleich als verbindendes Element.
Abb.10:
Lucas Brux – Entwurf für ein variables Stecksystem
Variables Stecksystem aus gedruckten, modularen SiC-Elementen, die sich durch die Si-Infiltration im Brand zu einem unlöslichen Konstrukt verbinden sollen.