Technische Keramik ist hart, temperaturbeständig, chemisch inert und elektrisch isolierend – Eigenschaften, die sie für Halbleiter, Vakuumtechnik oder Medizintechnik unverzichtbar machen. Genau diese Härte macht die Bearbeitung jedoch aufwendig: Komplexe Geometrien, innenliegende Kanäle oder dünne Wände lassen sich mit Pressen und Schleifen oft gar nicht oder nur zu hohen Kosten herstellen. Der Keramik 3D Druck schließt diese Lücke. Wie das in einem etablierten Industrieunternehmen aussieht, zeigt der oberfränkische Hersteller Alumina Systems.
Alumina Systems: Weltmarktführer mit klassischer Keramikfertigung
Alumina Systems mit Sitz in Redwitz an der Rodach in Bayern fertigt kundenspezifische Keramik-Metall-Verbundkomponenten aus dem Hochleistungswerkstoff Aluminiumoxid. Kernkompetenz ist das vakuumdichte Löten von Aluminiumoxidkeramik mit Metallen wie hochreinem Kupfer, Nickel-Eisen-Legierungen oder Edelstahl. Im Bereich der Halbleitergehäuse für Chipdurchmesser bis sechs Zoll beliefert das Unternehmen nach eigenen Angaben rund 60 Prozent des Weltmarkts und produziert im Serien-Lötprozess mehr als 200.000 Bauteile pro Jahr.
Zu den klassischen Kerntechnologien gehören Trockenpressen, Metallisieren, Passiv- und Aktivlöten im Durchlaufofen sowie Galvanisieren. Damit beliefert Alumina Systems neben der Halbleiterindustrie auch Kunden aus Vakuum-, Laser-, Röntgen-, Energie-, Plasma-, Medizin-, Beschleuniger- und Messtechnik. In all diesen Branchen steigen die Anforderungen an Bauteilgeometrien – und genau dort stoßen Pressverfahren an ihre Grenzen.
Case Study: Ein eigenes 3D-Druck-Zentrum für technische Keramik
Um diese Grenzen zu überwinden, hat Alumina Systems ein eigenes 3D-Druck-Zentrum für Keramik eröffnet. Dort entstehen dichte Keramikbauteile vom Prototyp bis zur Serie, verarbeitet werden Aluminiumoxid mit einer Reinheit von 99,99 Prozent sowie Zirkonoxid. Das Zentrum ist nach Unternehmensangaben zudem mit einer der weltweit größten Anlagen ausgestattet, die keramische Bauteile mit bis zu 500 × 500 Millimetern Grundfläche und 250 Millimetern Höhe fertigen kann.
Zu den Systemen, die Alumina Systems nutzt, gehört die C1000 FLEXMATIC von 3DCeram. Der französische Hersteller hat die Maschine gezielt für die industrielle Serienfertigung entwickelt und hebt Alumina Systems als einen der ersten Anwender hervor. Ein dort gefertigtes Referenzbauteil zeigt, worum es geht: Es verbindet hohe Maßgenauigkeit mit innenliegenden Kanälen, die sich mit keinem anderen Formgebungsverfahren als dem 3D-Druck herstellen lassen. Solche Kanäle sind beispielsweise für Kühlung, Gasführung oder Isolation in Hochtechnologieanwendungen gefragt.
Was die C1000 FLEXMATIC für die Serienfertigung mitbringt
Die C1000 FLEXMATIC arbeitet nach dem Prinzip der Stereolithografie: Eine keramikgefüllte, lichtempfindliche Paste wird schichtweise per Laser ausgehärtet, anschließend wird der Grünling entbindert und gesintert. Für die industrielle Nutzung bringt die Anlage mehrere Merkmale mit:
- Eine Bauplattform von 320 × 320 × 200 Millimetern, die sowohl große Einzelteile als auch Serien kleiner Bauteile ermöglicht.
- Einen herausnehmbaren Materialtank für eine halbautomatisierte Nachbearbeitung und kontinuierliche Produktion.
- Ein automatisiertes Recycling des nicht ausgehärteten Materials, das direkt in den Produktionskreislauf zurückgeführt wird.
- Bauteile, die wenig oder keine Stützstrukturen benötigen und deren Oberfläche nach Druck und Reinigung bereits viele Spezifikationen erfüllt.
Inzwischen hat 3DCeram den Werkstoffumfang der Anlage um Aluminiumnitrid und Siliziumnitrid erweitert – zwei Keramiken, die wegen ihrer Wärmeleitfähigkeit beziehungsweise ihrer mechanischen Belastbarkeit gerade in der Halbleiter- sowie der Luft- und Raumfahrtindustrie gefragt sind. Die KI-gestützte Software CERIA unterstützt dabei die Prozesssteuerung. Auch die NASA setzt eine C1000 FLEXMATIC ein, um neue technische Keramiken unter Weltraumbedingungen zu testen.
Was Anwender aus dem Fall Alumina Systems lernen können
Der Fall zeigt, dass additive Keramikfertigung klassische Verfahren nicht ersetzt, sondern ergänzt. Alumina Systems produziert weiterhin Hunderttausende Bauteile im Pressverfahren – und setzt den 3D-Druck dort ein, wo Geometrien konventionell nicht machbar oder Stückzahlen für ein Presswerkzeug zu gering sind. Für Unternehmen, die über den Einstieg nachdenken, lohnt sich genau diese Perspektive: Welche Bauteile scheitern heute an der Fertigbarkeit, und welche Kleinserien rechtfertigen kein eigenes Werkzeug? Wer diese Fragen beantwortet, findet meist schnell die ersten wirtschaftlichen Anwendungen.
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