Ein Forschungsteam am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat im Projekt CeraMMAM ein Materialsystem entwickelt, mit dem sich Hochleistungskomponenten aus mehreren Materialien mithilfe eines universellen Bindersystems in einem einzigen Prozess herstellen lassen. Die Technologie verspricht neue Möglichkeiten für industrielle Anwendungen – etwa in der Medizintechnik, im Maschinenbau sowie in der Luft- und Raumfahrt.
Multimaterial-3D-Druck
Die Technologie basiert auf dem 3D-Druckverfahren der badbasierten Photopolymerisation. Dabei entstehen Bauteile schichtweise aus einem lichtempfindlichen Ausgangsmaterial, das Keramik- oder Metallpartikel enthält. Das Material wird gezielt mit einer bestimmten Wellenlänge belichtet, wodurch es lokal polymerisiert und aushärtet. Das speziell entwickelte Bindersystem sorgt dafür, dass sich unterschiedliche Materialien innerhalb eines einzigen Druckprozesses stabil verbinden. Das vereinfacht die Herstellung erheblich. Nach dem Druck wird der Binder, bestehend aus flüssigen Polymeren, funktionalen Additiven und einem Photoinitiatorsystem, wieder entfernt.
„Mithilfe unseres universellen Binders können wir multimateriale Bauteile herstellen, die neuartige und teilweise auch widersprüchliche Materialeigenschaften kombinieren“, erklärt Chantal-Liv Lehmann vom WBK Institut für Produktionstechnik des KIT. „Das ermöglicht völlig neue, bisher nicht realisierbare Designmöglichkeiten und Funktionskonzepte. So können wir beispielsweise Komponenten wie keramische Zahnräder fertigen, die im Inneren flexibel und an der Oberfläche besonders hart sind.“ Außerdem lassen sich durch das Verfahren filigrane und komplexe Strukturen die präziser abbilden. Besonders in der Keramikverarbeitung stelle dies einen technologischen Meilenstein dar.
Kombination von Keramik und Metall
Aktuell arbeiten die Forschenden daran, die Technologie weiter auszubauen, um künftig auch Kombinationen aus Keramik und Metall zu ermöglichen. Besonders vielversprechend erachten sie dabei die Verbindung von elektrisch isolierenden Keramiken mit leitfähigen Metallstrukturen. Mögliche Einsatzfelder könnten von der Leistungselektronik über 5G-, 6G- und Hochfrequenztechnologien bis hin zu miniaturisierten Sensoren für mit dem Internet vernetzte Geräte und das autonome Fahren reichen.
Vom 20. bis 24. April 2026 präsentieren die Forschenden auf der Hannover Messe am Stand des KIT (Halle 11 am Stand B06) industrielle Prototypen und Demonstratoren sowie die Einsatzmöglichkeiten der additiven Multimaterial-Fertigung.
