Additive Fertigung: Technologien, Materialien, Märkte. J. Stampfl

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1 Additive Fertigung: Technologien, Materialien, Märkte J. Stampfl Techforum Waidhofen

2 Additive Fertigung Hype oder Revolution? Techforum Waidhofen 2018 Folie initiative@am-austria.com, Sandra Stromberger

3 Million USD Marktgröße LS polymer powders 25% Others 2% Filaments 20% Metals 16% Photopolymers 37% 0 Products Services Weltweite Umsätze (Millionen US$). Quelle: Wohlers Techforum Waidhofen 2018 Folie 3

4 Applications AM Market: Aligner per day Largest and most successful use of AMT Market capitalization: 20bnUS$ Source: Align Technologies Techforum Waidhofen 2018 Folie 4

5 Digital dentistry Chairside intraoral scanners Labside scanners Techforum Waidhofen 2018 Slide 5

6 Selektives Lasersintern DyeMansion Techforum Waidhofen 2018 Folie 6

7 HP MultiJet Fusion Techforum Waidhofen 2018 Folie 7

8 Objet Connex Techforum Waidhofen 2018 Folie 8

9 FFF Markforged Techforum Waidhofen 2018 Folie 9

10 Lithography based AMT in Vienna TU Wien (Prof. Liska, Prof. Stampfl, Prof. Ovsianikov) 35 Mitarbeiter >15 Patentfamilien, >80 Journal Papers, 2 ERC (Ovsianikov), CD-Labor, EU-Projekte, Lithoz GmbH (Keramik) 60 Mitarbeiter Weltmarktführer AM Keramik Niederlassungen USA, China Cubicure GmbH (Polymere) 20 Mitarbeiter W2P GmbH (Dental) 15 Mitarbeiter UpNano (2PP) 2018, in Gründung Techforum Waidhofen 2018 Folie 10

11 Additive Manufacturing Technology (AMT) Structuring methods: Laser-SLA Digital Light processing Multi-Photon-Lithography Benefits of lithography-based AMT: High resolution (<100nm) Tailoring material properties is easy Techforum Waidhofen 2018 Slide 11

12 Lithographie: Laser vs. DLP Lichtquelle (LED 460nm) 2 DMD Chip (Dynamische Maske) 3 Optik 4 Beschichtungssystem 5 Kippbare Materialwanne 6 Bauplattform 7 Gedrucktes Bauteil 5 Laser Vektor-Scan Auflösung: < 20µm Baugröße: 200mm x 100mm Verbesserung der Präzision Digital Light Processing (DLP) Auflösung: ca. 50µm Building size: 100mm x 60mm 1 Dioden-Laser (405nm) 2 Strahlaufweitung/Optik 3 Laser Scanner 4 Beschichtungssystem 5 Kippbare Materialwanne 6 Bauplattform 7 Gedrucktes Bauteil Techforum Waidhofen 2018 Folie 12

13 Printed Parts (Laser) 20mm resolution in polymer parts Techforum Waidhofen

14 Multiphoton lithography Techforum Waidhofen 2018 Folie 14

15 Werkstoffe (Keramik) Techforum Waidhofen 2018 Folie 15

16 Keramische Gusskerne Quarz-basierte Zusammensetzung Sehr gute Oberflächenqualität Positive Abgussversuche mit Stahl (1.4848) und Ni- Basislegierung (Inconel625) Entfernbar mit üblichen Laugungsmitteln Techforum Waidhofen 2018 Folie 16

17 Anforderungen Dentalwerkstoffe Dentin: Biegefestigkeit: 100 MPa E-Modul: 15 GPa Bruchzähigkeit 1,5MPa m 0,5 Quelle: Werkstoffkunde in der Zahnmedizin, Rosentritt et al., Thieme Verlag, Techforum Waidhofen 2018 Folie 17

18 Eigenschaften LS 2 Zusammensetzung mol% SiO Li 2 O K 2 O 2-5 Al 2 O P 2 O Lithiumdisilikat; Li 2 2SiO 2 + SiO 2 : Glasphase Keimbildner Zusatzkomponenten: Oxide der Elemente Mg, Ce, V, Mn, Er, Tb, Zr zur Einstellung von Farbe Transluzenz Helligkeit Fluoreszenz Opaleszenz Techforum Waidhofen 2018 Folie 18

19 Frontzahnkrone LiS2 M. Temperani, Italy ThinVeneer mit IPS e.max Press Opal Rohling Techforum Waidhofen 2018 Folie 19

20 3D-gedrucktes LiS2 [mm] 0,1 0,08 Hohe Transluzenz Biaxiale Biegefestigkeit: 400±50MPa 0,06 0,04 0,02 0,00-0,02-0,04-0, Techforum Waidhofen 2018 Folie 20-0,08-0,1

21 Charpy Impact Strength [kj/m²] Charpy Impact Strength SLA FDM SLA SLS Casting Source: T. Swetly, Capabilities of additive manufacturing technologies (AMT) in the validation at BMW, Rapid. Tech, Mai Techforum Waidhofen 2018 Folie 21

22 Hot Lithography 20mm resolution 200x100x300mm³ build size Processing zone up to 100 C Can process high viscosity resins (20 Pa s) Techforum Waidhofen 2018 Folie 22

23 Cubicure GmbH Prof. Jürgen Stampfl Head of AMT group TUW Das Team DI Robert Gmeiner CEO, Cubicure GmbH Dr. Johannes Homa CEO, Lithoz GmbH Dr. Johannes Patzer CTO, Lithoz GmbH Dr. Hans Langer CEO, EOS e-manufacturing Solutions DI Johann Oberhofer CEO, AMB GmbH Techforum Waidhofen 2018 Folie 23

24 Polymere für AM D. Kazmer, Three-Dimensional Printing of Plastics, in: Applied Plastics Engineering Handbook, Techforum Waidhofen 2018 Folie 24

25 Techforum Waidhofen 2018 Folie 25