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E. Rauchenwald:
"Prozessentwicklung von generativ gefertigten ZrO2-Bauteilen";
Supervisor: T. Konegger, R. Haubner; Institut für Chemische Technologien und Analytik, 2016; final examination: 10-20-2016.

Die sowohl mechanisch als auch optisch sehr guten Eigenschaften von Hochleistungskeramiken,im speziellen ZrO2, in Kombination mit der Entwicklung von generativen Fertigungstechniken führt zu der Erschließung neuer Einsatzbereiche des Materials. Der schichtweise Aufbau von Keramiken nach einem CAD-Modell ermöglicht die Herstellung von Prototypen sowie Kleinserien komplexer Geometrien mit geringem Aufwand.
Zur Prozessentwicklung von - mit dem "Lithography-based Ceramic Manufacturing"- Verfahren - generativ gefertigten ZrO2-Bauteilen wurde die Formulierung und die Aufbereitung der eingesetzten Materialmischungen bearbeitet, sowie die Optimierung eines von der Firma Lithoz GmbH eingesetzten Temperaturprogrammes unter anderem mittels TG/DTA, TMA und Dilatometrie durchgeführt. Des Weiteren wurde der Einfluss verschiedener Färbezusätze und deren Einbringungsarten auf das Material untersucht.
Die Verwendung einer Polymermatrix mit geringer Netzwerkdichte führt zu einer vereinfachten Entbinderung und Sinterung der Grünkörper. Die Zugabe von hochvernetzenden Monomeren bewirkt eine höhere Stabilität der Grünkörper. Durch zusätzliche Haltezeiten im Bereich zwischen 100 °C und 170 °C können rissfreie Bauteile bis zu einer Wandstärke von 7,5 mm erhalten werden. Die Erhöhung der Abkühlgeschwindingkeit führt außerdem zu einer Verkürzung des Temperaturprogrammes.
Des Weiteren zeigt sich, dass die starke Absorption von Licht durch Färbezusätze negative Auswirkungen auf den Bauprozess hat. Ferner wird die charakteristische Biegefestigkeit durch den Einsatz von Färbezusätzen und deren inhomogene Verteilung im Material herabgesetzt. Eine Fertigmischung aus Nd2O3 und ZrO2 erzielt die besten mechanischen Eigenschaften bezüglich der Auswahl der Färbezusätze.

Keramin, generative Fertigung