Lithoz bringt im zweiten Halbjahr 2019 ein völlig neues Konzept intelligenter 3D-Drucktechnik für Keramikteile auf den Markt. Produziert wird „CeraFab System S65“ vom Auftragsentwickler- und fertiger WILD.

Medizinern stehen heute dank Hochleistungskeramiken aus dem 3D-Drucker Möglichkeiten offen, die noch vor wenigen Jahren Zukunftsmusik waren. Bioinerte oder bioresorbierbare Keramiken verfügen über Eigenschaften, die auf dem medizinischen Sektor eine Vielzahl neuer Anwendungen ermöglichen. Von Implantaten mit makroporöser Struktur, die ein Einwachsen von körpereigenem Knochengewebe erlauben bis hin zu sogenannten Scaffolds, die der Körper eigenständig nach einer gewissen Zeit wieder abbaut und durch natives Gewebe ersetzt.

Bei massiven Trümmerfrakturen des Kiefers oder einer Knochenresektion aufgrund von Knochentumoren beispielsweise ist der Knochen nicht mehr in der Lage eigenständig zu verheilen. Dank 3D-Druck kann jedoch ein Käfig aus hochfestem Zirkonoxid hergestellt werden, der die Einheilphase unterstützt und aufgrund seiner hervorragenden Biokompatibilität an Ort und Stelle belassen werden kann. Das Innenvolumen eines derartigen Implantats besteht aus bioresorbierbarem beta-Tricalciumphosphat (β-TCP). Dieses weist sehr gute osseointegrative Eigenschaften auf. Es wird also im Laufe der Zeit von Zellen resorbiert und durch neu gebildeten Knochen ersetzt. Speziell die Wahl geeigneter Poren- und Steggeometrien verbessert das Knochenwachstum signifikant. Durch die Kombination von resorbierbaren Scaffolds und hochfester Keramik erhält man ein Hybridsystem, das mechanisch belastbar ist und gleichzeitig optimierte Bedingungen für eine Knochenregeneration schafft.

Dentale Einsatzbereiche für 3D-gedruckte Keramiken

Auch im Dentalbereich sind 3D-Druck-Keramiken im Vormarsch. Bei sogenannten minimalinvasiven okklusalen Veneers beispielsweise geht es darum, so wenig gesundes Zahnmaterial wie möglich zu entfernen, bevor die Rekonstruktion darüber befestigt wird. Mittels LCM-Technologie ist die Herstellung von Veneers von minimalen Wandstärken von nur 100 μm möglich. Bei herkömmlichen Verfahren, weist das Material während der Fertigung meist eine geringe Eigenfestigkeit auf, sodass die Randbereiche künstlich verstärkt werden müssen, um ein Ausbrechen der Ränder zu verhindern. Eine sorgfältige und langwierige Nachbearbeitung per Hand ist erforderlich. Durch den Einsatz innovativer 3DDrucktechniken
hingegen, können bei Veneers aus Zirconiumdioxid bisher unerreicht dünne Wandstärken erzielt werden. Das manuelle Nachbearbeiten der Funktionsflächen entfällt somit aufgrund der hohen Geometrietreue des Verfahrens.

Lithoz, der Weltmarktführer in der generativen Fertigung von Hochleistungskeramik, bringt in Kürze ein völlig neues Konzept intelligenter 3D-Drucktechnik zur Herstellung solcher immer präziser und komplexer werdender Keramikteile auf den Markt. Das Gerät “CeraFab System S65” wird vom Auftragsentwickler- und fertiger WILD produziert und verfügt neben einer zentralen Einheit für die Fertigung über ein Steuerungsmodul mit überarbeiteter Software. Eine der größten Neuerungen ist die modulare Erweiterung auf bis zu vier Druckeinheiten mit nur einer Elektronikeinheit. Ebenfalls neu: eine Datenbank, in der sämtliche Materialien, Arbeitsschritte und Prozessparameter hinterlegt werden.

Die höhere Genauigkeit der Mechanik, zu der WILD wesentlich beigetragen hat, sorgt für bessere Druckergebnisse. „Mit 10 μm Ebenheit und Parallelität der Befestigungspunkte in einem Rahmen von 1,8 m Höhe und 0,6 m² Grundfläche waren die Anforderungen extrem hoch. Gleichzeitig haben wir es geschafft, die Montagezeit um 20 Stunden zu verkürzen und die Materialkosten um 20 Prozent zu senken“, erläutert WILD Projektleiter Markus Woschitz.

System Know-how von WILD

Die Konstruktion einer sogenannten „steifen Zelle“ garantiert, dass es durch den Prozess in der Maschine zu keinen Verformungen an der Zelle kommt. Die individuelle Schweißkonstruktion absorbiert außerdem Einflüsse von außen auf ein unkritisches Niveau. Der Schichtaufbau bei großen Bauteilen wird präziser. Ein weiterer Faktor, der die Präzision von 3D-Keramikteilen beeinflusst, ist die Temperatur. Gerade bei sehr zeitintensiven Drucken ist eine stabile Temperatur im Bauraum wichtig. Diese wird beim Gerät „CeraFab System S65“ durch eine geregelte Heizung im Bauraum und eine Wasserkühlung des Projektors (optional Peltierkühlung) erreicht.

Bei den Gehäuseteilen sowie der Verkleidung setzt WILD auf Tiefziehteile. Sie garantieren vergleichsweise geringe Teilekosten, niedrige Werkzeugkosten sowie eine große Freiheit beim Design. Dieses ist bei der neuen Produktgeneration der „CerabFab System S65“ zukunftsweisend. So besticht das Gerät unter anderem durch seine ergonomische Arbeitshöhe, größere Kopffreiheit, einem innovativen Türöffnungsmechanismus sowie einer verbesserten Beleuchtung des Innenraums.

Als Systempartner von Lithoz koordinierte WILD während des gesamten Entwicklungsprozesses die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Spezialisten aus dem WILD Integrated Network inklusive Beschaffung. Zuletzt hat WILD die ersten Prototypen der neuen „CeraFab System S65“ sowie das Messemodell produziert, das erstmals auf der Formnext 2018 ausgestellt wurde und dort für viel Aufmerksamkeit sorgte. Auf den Markt kommen soll die neue 3D-Drucker-Generation im zweiten Halbjahr 2019.