Kombination von Zirkonoxid und Titansuboxiden durch Vat-Photopolymerisation
Eric Schwarzer-Fischer 1, Anne Günther 1, Sven Roszeitis 1, Tassilo Moritz 1
Zugehörigkeit
1Prozesse und Komponenten, Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme, 01277 Dresden, Deutschland.
PMID: 34064507 PMCID: PMC8124931 DOI: 10.3390/ma14092394
Zusammenfassung
Ein kürzlich entwickeltes multi-keramisches additives Fertigungsverfahren (multi-CAMP) und ein entsprechendes Gerät bieten einen Multi-Material-Ansatz durch Küpen-Photopolymerisation (VPP) multifunktionalisierter Keramikkomponenten. Allerdings ist dieses Verfahren auf Keramikpulver mit einer gewissen Transluzenz für sichtbares Licht beschränkt. Elektrisch leitfähige Keramikpulver scheiden daher aufgrund ihres Lichtabsorptionsverhaltens und ihrer dunklen Farbe aus. Ziel der im Artikel beschriebenen Kooperationsarbeit war die Entwicklung einer Materialkombination für diesen Multimaterial-Ansatz der additiven Küpen-Photopolymerisationsmethode, die es ermöglicht, elektrische Leitfähigkeit und elektrische Isolierung sowie eine hohe mechanische Festigkeit in gemeinsam gesinterten Keramikbauteilen zu kombinieren. Als leitfähige Komponente werden Titansuboxide gewählt, während Zirkonoxid den mechanisch stabilen und isolierenden Teil bildet. Da Titansuboxide aufgrund ihres Lichtabsorptionsverhaltens nicht für die Küpenphotopolymerisation verwendet werden können, wird stattdessen Titandioxid verwendet. Nach der additiven Fertigung werden die beiden Komponenten in einer reduzierenden Atmosphäre gemeinsam gesintert, um das Titandioxid in seine Suboxide umzuwandeln und so die gewünschte Eigenschaftskombination zu erreichen. Der Artikel beschreibt die Herausforderungen der gemeinsamen Verarbeitung beider Materialien aufgrund der komplexen optischen Eigenschaften von Titandioxid. Darüber hinaus zeigt der Artikel erfolgreich co-sinterte Testteile der Materialkombination Zirkonoxid/Titansuboxid, die durch den Zusammenbau einzelner VPP-Komponenten im Grünzustand und anschließender gemeinsamer thermischer Behandlung hergestellt werden. Die Ergebnisse von Mikrostruktur- und Grenzflächenuntersuchungen sowie elektrischen Messungen werden diskutiert.

Schlüsselwörter: Magnéli-Phasen; additive Fertigung; Hybridisierung; multifunktionale Komponenten; Titansuboxide; Küpen-Photopolymerisation (VPP); Zirkonoxid.