Seit Jahrzehnten werden Keramikkerne für Turbinenschaufeln auf die gleiche Weise hergestellt: Spritzguss mit teuren Metallformen. Heutige Rotorblattdesigns erfordern jedoch immer komplexere interne Kühlkanäle – Biegungen und Hohlräume, die mit Werkzeugen einfach nicht entstehen können.

Diese Einschränkung verschwindet nun. Die fotohärtende 3D-Drucktechnologie für Keramikkerne ist aus dem Labor in die tatsächliche Produktion übergegangen. Keine Matrizen erforderlich. Der Kern wird direkt aus Keramikpaste gedruckt, anschließend entbindert und gesintert.

Drei praktische Vorteile

1. Die Lieferzeiten sinken von Wochen auf unter zwei Wochen

Die Herstellung herkömmlicher Stanzformen dauert zwischen drei Wochen und mehreren Monaten. Sobald das Design genehmigt ist, erhalten Sie beim 3D-Druck in weniger als zwei Wochen fertige Kerne. Benötigen Sie eine Designänderung? Drucken Sie noch am selben Tag ein neues – kein Warten auf eine neue Stanze.

2. Komplexe Innengeometrie ist kein Problem mehr

Beim Spritzgießen muss der Kern aus der Form gezogen werden, damit die inneren Durchgänge nicht zu kompliziert sein dürfen. Beim 3D-Druck gibt es keine derartigen Einschränkungen. Sie können Kühlkanäle in jeder beliebigen Form entwerfen, die die Leistung optimiert und so die Temperaturtoleranz und Lebensdauer der Rotorblätter direkt verbessert.

3. Kleine Chargen sprengen nicht mehr die Bank

Ein Satz Matrizen kann zwischen Zehntausenden und Hunderttausenden Dollar kosten. Bei einem Lauf von 50 Testkernen sind diese Kosten pro Teil absurd. Beim 3D-Druck fallen keine Werkzeugkosten an – ein Kern oder hundert kosten pro Einheit ungefähr das Gleiche. Dies senkt die Hürden für Forschung, Entwicklung und Prototypenbau erheblich.

Wo die Dinge heute stehen

Diese Technologie wurde bereits in realen Luft- und Raumfahrtprojekten validiert. Ein Testprogramm für militärische Komponenten verwendete 3D-gedruckte Keramikkerne und hat diese nun in die Pilotproduktion überführt.

Wichtige technische Herausforderungen werden aktiv angegangen:

• Schrumpfungskontrolle – Sintern führt immer noch zu gewissen Dimensionsänderungen und die Einhaltung enger Toleranzen erfordert eine sorgfältige Prozessabstimmung

• Festigkeitsoptimierung – Druckausrichtung und Partikelformulierung wirken sich direkt auf die Biegefestigkeit aus

• Neue Materialien – wasserlösliche Keramikkerne sind eine aufstrebende Option: Nach dem Gießen reicht es aus, das Teil in Wasser zu tauchen, und der Kern löst sich auf, wodurch aggressive chemische Auswaschungen vermieden werden. Wird noch verfeinert, es sind jedoch bereits Arbeitsmuster verfügbar.

Wen sollte es interessieren?

Wenn Sie neue Rotorblattdesigns entwickeln oder kleine Mengen komplexer Kerne benötigen, ist der 3D-Druck jetzt eine praktische Option, die es wert ist, geprüft zu werden. Keine Werkzeugbeschränkungen mehr. Schnellere Iterationen. Niedrigere F&E-Kosten.

Bei großvolumigen Standardteilen ist das traditionelle Spritzgießen hinsichtlich der Stückkosten und der Geschwindigkeit immer noch die Gewinner. Doch bei komplexen Geometrien und schnellen Entwicklungszyklen ist das Gleichgewicht gekippt.