03.07.2019

Industrielle Keramik-Produktion soll jetzt Druck in 3D machen

Frecher Faun, die Milch des Zeus oder Bittersüße Sünde – wer kennt sie nicht, die kostbaren Kleinode aus Porzellan. Erst dreidimensional erwachen sie zum Leben. Auch die industrielle Keramik-Produktion erweckt ein Start-up jetzt zum Leben – mit dreidimensionalem Druck.

Industrielle Keramik-Produktion Druck in 3D

Was ist der Unterschied zwischen Keramik und Porzellan?

Der Hauptbestandteil. Bei Keramik ist es Ton, bei Porzellan Kaolin. Porzellan ist gleichwohl eine Unterart der Keramik. Es gilt als das edlere Erzeugnis. Der Begriff Keramik leitet sich vom altgriechischen Wort „keramos“ ab und steht für Ton, aus denen man nach dem Brennen Gegenstände herstellen kann. Die Fachwelt spricht von einem Werkstoff der vier Kategorien:

  • Irdenware, also zum Beispiel Terrakotta,
  • Steinzeug,
  • Steingut sowie
  • Porzellan.

Die Herstellung von Keramik mit dem Hauptbestandteil Ton gilt als einer der ältesten Werktechniken der Menschen. Keramische Produkte stellt man aus plastischen Tonen und unplastischen Stoffen wie Quarz, Kreide, Feldspäte und andere her. Im Gegensatz dazu besteht Porzellan aus Kaolin, Feldspat und Quarz. Keramik besitzt wegen seiner überlegenen physio-chemischen Eigenschaften in hoch beanspruchten Anwendungen Vorteile gegenüber Kunststoffen und Metallen. Auch die Designfreiheit keramischer Komponenten lässt sich über additive Fertigungsverfahren im Vergleich zu herkömmlichen Produktionsverfahren deutlich vergrößern.

3D-Druck erobert Keramik

Der 3D-Druck von Kunststoffen und Metallen ist heute ein stark wachsender Markt. Laut Branchenverband Bitcom kommen Werkzeuge, Ersatzteile und Modelle heute bereits in vielen deutschen Industrieunternehmen aus dem 3D-Drucker. Schon jedes dritte Unternehmen (32 Prozent) nutzt demzufolge diese Technologie (s. Grafik).

3D-Druck
Unternehmen und 3D-Druck

2016 setzten noch 20 Prozent auf den 3D-Druck, 2018 sind es schon 28 Prozent, wie eine Befragung von 555 Industrieunternehmen ergeben habe. 3D-Druck gilt demnach für einen Großteil längst als Schlüsseltechnologie:

  • 78 Prozent der befragten Unternehmen halten es für wahrscheinlich, dass der 3D-Druck Geschäftsmodelle und Wertschöpfungsketten tiefgreifend verändern wird. Nur sieben Prozent sehen keinerlei disruptives Potenzial.
  • 61 Prozent heben die Möglichkeit der Herstellung individualisierter Produkte durch 3D-Druck besonders hervor, im Vorjahr waren es noch 53 Prozent.
  • 55 Prozent loben eine erhöhte Flexibilität in der Herstellung durch 3D-Druck (2018: 50 Prozent).
  • 42 Prozent der Industrieunternehmen, die 3D-Druck einsetzen, nutzen dieses Verfahren zur Herstellung von Mustern, Gießformen oder Werkzeugen.
  • 35 Prozent produzieren auf diese Weise Ersatzteile.
  • 30 Prozent erstellen damit Modelle.
  • 16 Prozent sind der Ansicht, dass sich durch den 3D-Druck eine Ersparnis erzielen lässt – gegenüber 12 Prozent im Vorjahr.

Industrielle Keramik-Produktion bei 3D-Druck noch in den Kinderschuhen

Im Gegensatz dazu befindet sich diese Technik bei der Herstellung keramischer Komponenten noch in den Anfängen. Nun soll die industrielle Keramik-Produktion in Gang kommen. Hier setzt das Projekt „Ceraming“ an. Jörg Lüchtenborg, Boris Agea-Blanco und Jinchun Chi, Mitarbeiter der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) für additive Fertigung, und Sebastian Walzel vom Lehrstuhl für Bank- und Finanzwirtschaft der Freien Universität (FU) Berlin wollen einen industriellen 3D-Drucker für keramische Materialien entwickeln.

Im April 2019 hat das Team, das sich um die industrielle Keramik-Produktion kümmert, dafür eine Förderung vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des „Exist“-Forschungstransfers erhalten. Die BAM unterstützt es durch ihre Gründungsinitiative „BAM Startup Slingshot“. Sie hilft Gründerteams der BAM bei der Verwirklichung von Geschäftsideen. Ein Schwerpunkt liegt auf Ausgründungen für Chemie und Materialwissenschaften. Die BAM verfügt über besondere Expertise in Qualitätsmanagement, Arbeitsschutz und Gefährdungsbeurteilungen und Umgang mit gefährlichen Stoffen. Zudem erhalten Start-ups Zugang zur umfangreichen Labor- und Geräteausstattung der BAM.

BAM-Spin-offs nutzen Gründungsnetzwerk

Überdies betreut die Spin-offs das Gründungsnetzwerk Profund Innovation der FU Berlin. Dieses Netzwerk und die BAM arbeiten auf Grundlage eines Kooperationsvertrages bei der Unterstützung von Unternehmensgründungen zusammen. Hierdurch ist es BAM-Gründerteams möglich, am Gründungsnetzwerk teilzunehmen, heißt es in einer Mitteilung der BAM dazu. Für die BAM sind Ausgründungen laut BAM-Präsident Prof. Ulrich Panne ein wichtiger Aspekt des Technologietransfers. An der BAM gibt es ihm zufolge viele junge Wissenschaftler mit Ideen.

Lüchtenborg: „Dank der Rückendeckung durch die BAM und durch die Exist-Gründungsförderung können wir uns ganz auf die Verwirklichung unserer Vision für die Industrialisierung des 3D-Drucks konzentrieren.“

Autor: Friedrich Oehlerking (Freier Journalist und Experte für Einkauf, Logistik und Transport)