Unter den sogenannten technischen Keramiken gilt Aluminiumoxid als diejenige mit der weitesten Verbreitung. Auch als 3D Druck Material findet diese keramische Verbindung zunehmend Verbreitung.
Grund genug für uns, dieses Material etwas genauer unter die Lupe zu nehmen.
Aluminiumoxid – ein spannender Werkstoff
Mit einem Marktanteil von 80% nimmt Aluminiumoxid (Al2O3) unter den keramischen Werkstoffen derzeit den mit Abstand größten Anteil ein. Dies hängt nicht zuletzt damit zusammen, dass Aluminium, nach Sauerstoff und Silizium, unter den chemischen Elementen das dritthäufigste Element in der Erdkruste ist. Dort liegt es vor allem in Form von Bauxit, einem mineralischen Aluminiumerz, vor.
Die Geschichte von Aluminiumoxid als Werkstoff begann in der zweiten Hälfte des 19.Jahrhunderts. In einer Patentschrift von 1928 findet diese Keramik erstmals Erwähnung, als Werkstoff für Zündkerzen-Isolatoren. Zuvor hatte der Österreicher Karl Josef Bayer (1847-1904) das nach ihm benannte mehrstufige Verfahren entwickelt, welches bis heute nach wie vor gängig ist.
Gewinnung von Aluminiumoxid
Im sogenannten Bayer-Verfahren, benannt nach dem österreichischen Chemiker Carl Josef Bayer (1847 – 1904), dient Natronlauge zum sogenannten Aufschließen von Bauxit. Dabei erhält man Aluminiumoxid durch Entziehen des Wassers, mittels Brennens, Sintern oder Kalzinieren.
Zudem lässt sich Aluminiumoxid auch durch vorsichtiges Dehydrieren von Gibbsit (Hydragillit) oder Böhmit gewinnen. Auch bei der Verbrennung von Aluminiumpulver mit Ammoniumperchlorat (wie insbesondere in Feststoffraketen der Fall) entsteht Aluminiumoxid.
Aluminiumoxid als 3D Druck Material
In jüngster Vergangenheit, insbesondere während des Jahres 2021, konnte sich Aluminiumoxid als 3D Druck Material immer stärker etablieren. Dies hängt nicht zuletzt mit den günstigen Eigenschaften dieser Keramik zusammen.
So bietet Aluminiumoxid eine extrem hohe mechanische Festigkeit, in Verbindung mit einer hohen Härte, sowie einer sehr guten elektrischen Isolierung. Hinzu kommen eine hohe Verschleißfestigkeit, eine hohe Wärmeleitfähigkeit, sowie eine hohe Temperaturbeständigkeit.
Ebenso wie Zirkoniumoxid gehört auch Aluminiumoxid darüber hinaus zu den technischen Keramiken mit einer sehr guten Chemikalienbeständigkeit (einschließlich Korrosionsbeständigkeit), sowie zugleich zu den hervorragenden Isolatoren und sehr harten Werkstoffen.
Die wichtigsten Eigenschaften und Einsatzgebiete
- Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit
- Biokompatibilität und gute chemische Beständigkeit, auch bei hohen Temperaturen
- Medizinische und industrielle Zwecke, z.B. Implantate
Aluminiumoxid 3D Druck per XJet NanoParticle Jetting (NPJ) Technologie
Das Verfahren der Wahl für den 3D Druck mit Aluminiumoxid die XJet NanoParticle Jetting (NPJ) Technologie. Dabei werden Bauteile durch Ausstoßen einer Flüssigkeit hergestellt, welche Nanopartikel aus Metall oder – wie in diesem Fall – aus Keramik in Form einer Suspension erhält.
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