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S. Gruber, G. Mitteramskogler, R. Felzmann, P. Tesavibul, R. Liska, J. Stampfl:
"Generative Erzeugung von biokeramischen Bauteilen";
Talk: Rapid.Tech 2012, Erfurt; 05-08-2012 - 05-09-2012; in: "Fachmesse und Anwendertagung für Rapid-Technologie", (2012), ISBN: 978-3-932875-34-2; 88 (105).

A system for the lithography-based additive manufacturing of bio-ceramic components is presented. A DLP projector with powerful LEDs and a 1080p DMD-chip (Digital Micromirror Device) generates images at 1920x1080 pixels with a pixel size of 40μm (results in a maximum build size of 76.8 x43.2mm). This light engine allows the manufacturing of components with complex geometries of virtually any type. The 3D-printer is capable of processing a variety of ceramic materials to produce individually tailored high-precision implants or technical parts.
By embedding the basic ceramic materials (in the form of powder) in a photosensitive resin (slurry), these materials are made processible for lithography based additive manufacturing. During the printing process, the slurry is exposed selectively to build parts with defined geometries - the so called green body. The standard layer thickness ranges from 25 to 50µm. In the subsequent sintering process, the green body (containing cross-linked polymer and ceramic powder) is burned to a pure ceramic part.
The combination of modern LED technology, special coating mechanisms and exposure strategies enable the production of bio-ceramic components at >99% theoretical density. This method is particularly suitable for the production of cellular scaffolds for tissue regeneration. Reproducibility and quality of the parts was considerably improved and visualized through the implementation of several sensors. High building speeds of 10mm/h show the potential of the system for industrial applications. So far, we could successfully fabricate tricalcium phosphate, alumina oxide and zirconia oxide parts.

Eine Anlage für die lithografiebasierte generative Fertigung biokeramischer Bauteile wird präsentiert. Mithilfe eines DLP Projektors, der mittels leistungsstarker LEDs und einem 1080p DMD (Digital Micromirror Device) Bilder mit 1920x1080 Bildpunkten und eine Pixelgöße von 40µm (ergibt eine Baufeldgröße von 76,8x43,2mm) erzeugt, können Bauteile mit nahezu beliebig komplexen Geometrien hergestellt werden. Mit dieser Fertigungsanlage können verschiedenste keramische Materialien zu individuell an den Patienten angepassten hochpräzisen Implantaten verarbeitet werden.
Durch die Einbettung der keramischen Basismaterialien (in Pulverform) in ein fotosensitives Harzsystem (Schlicker) können diese für die lithographiebasierte generative Fertigung verarbeitbar gemacht werden. Im Bauprozess wird durch die lokale Belichtung des zähflüssigen Schlickers ein sogenannter Grünling mit Standardschichtdicken von 25-50µm erzeugt, der im folgenden Sinterprozess zum reinen keramischen Bauteil gebrannt wird.
Die Kombination aus moderner LED-Technologie, speziellen Beschichtungsmechanismen und Belichtungsstrategien ermöglicht die Herstellung von biokeramischen Bauteilen mit 99% theoretischer Dichte. Die Reproduzierbarkeit und Qualitätssicherung der Bauteile konnte durch die Implementierung von Sensoren erheblich verbessert und visualisiert werden. Hohe Baugeschwindigkeiten von 10mm/h zeigen das Potential der Anlage für industrielle Anwendungen. Bislang wurden Tricalciumphosphat, Aluminiumoxid und Zirconiumdioxid erfolgreich verarbeitet. Das Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung zellularer Gerüste für die Geweberegeneration.

Biokeramik, Generative Erzeugung