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Zetamix Aluminiumoxid

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Nanoe ist ein renommiertes französisches Unternehmen, das 2008 gegründet wurde und sich auf die Herstellung von innovativen Materialien spezialisiert hat. Das Unternehmen zeichnet sich vor allem durch die Herstellung von Keramikpulver aus und verfügt über eine Produktionskapazität von mehr als 100 Tonnen hochreinem Keramikpulver pro Jahr.

Video 1: Lernen Sie Zetamix By Nanoe kennen. Quelle: Nanoe.

Unter Ausnutzung des großen Know-hows im Bereich der Keramik haben sie 2018 die Marke Zetamix geschaffen, die erste Marke für Filamente mit technischer Keramik, die darauf abzielt, vollkeramische Teile auf erschwingliche Weise herzustellen.

Derzeit gibt es drei keramische Filamente für technische Anwendungen: weißes Zirkoniumdioxid, schwarzes Zirkoniumdioxid und Tonerde.

	White zirconia	Black zirconia	Alumina	316L	H13
Impact and flexural strength
Wear resistance
Electrical insulation
Chemical Inertia
Estheticism
High temperature resistance
Thermal conduction

Bild 1: Vergleich von Zetamix-Keramikfilamenten. Quelle: Nanoe

Zetamix Alumina ist ein Filament, das zu 83 Gew.-% aus Aluminiumoxidpulver und zu 17 Gew.-% aus Bindemittel besteht. Tonerde ist das am häufigsten vorkommende Aluminiumoxid und wird am häufigsten in der Industrie und in technischen Anwendungen eingesetzt. Es zeichnet sich vor allem durch seine hohe Hitzebeständigkeit und seinen Schmelzpunkt aus, was es zu einem feuerfesten Material macht, das für Hochtemperaturanwendungen geeignet ist.

Colector

Bild 2: Mit Zetamix Alumina bedruckter und gesinterter Gaskollektor. Quelle: Nanoe

Aufgrund seiner hohen Härte (9 Mohs) und Abriebfestigkeit wird er auch häufig in Schleifkörpern verwendet und ist eine wirtschaftliche Alternative zu synthetischem Diamant.

Eine der interessantesten Anwendungen im Bereich des 3D-Drucks ist jedoch die Herstellung von katalytischen Filtern oder Luftreinigern. Die hohe Kapazität von Aluminiumoxid, Wasser zu absorbieren oder als Katalysator für bestimmte chemische Reaktionen wie das Claus-Verfahren zu fungieren, sowie die Fähigkeit des 3D-Drucks, Teile mit einem hohen Oberflächen-Volumen-Verhältnis zu erhalten, machen es zu einer wirtschaftlichen und effizienten Technologie für die Herstellung von katalytischen Filtern.

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Bild 3: Mit Zetamix Alumina-Filament gedruckter Filter. Quelle: Nanoe

Mit Zetamix-Keramikfilamenten lassen sich vollkeramische Teile in drei Schritten einfach herstellen:

Drucken: Zetamix-Keramikfilamente lassen sich problemlos auf praktisch jedem Direktextruderdrucker drucken, da sie Drucktemperaturen zwischen 150 und 180 ºC und eine Basistemperatur von 40 ºC benötigen.

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Bild 4: Abdruck eines Keramikstücks. Quelle: Nanoe

Debinding: Das Entbindern besteht aus zwei Stufen, dem chemischen Entbindern in Aceton unter Verwendung eines Ultraschallbads wie Zetadebinder und dem thermischen Entbindern vor dem Sintern.
Sintern: Schließlich wird das Teil durch Wärmebehandlung gesintert, um ein vollständig keramisches Teil zu erhalten.

Piezas alúmina

Bild 5: Auf Zetamix Alumina gedruckte und gesinterte Teile. Quelle: Nanoe

Das Drucken von Keramik stellt aufgrund seiner Komplexität und der hohen Kosten eine große Herausforderung dar. Dank der Zetamix-Keramikfilamente ist es möglich, komplexe vollkeramische Teile auf wirtschaftliche und einfache Weise herzustellen.

Allgemeine Informationen
Hersteller	Nanoe (Zetamix)
Material	Keramik + Bindemittel
Format	500 g
Dichte	2.5 g/cm³
Durchmesser des Filaments	1.75 / 2.85 mm
Länge des Filaments	(Ø 1.75 mm - 0.5 Kg) ± 83 m / (Ø 2.85 mm - 0.5 Kg) ± 31 m
Menge des Füllstoffs (Volumen)	52 %
Menge des Füllstoffs (Masse)	83 %

Druckeigenschaften
Drucktemperatur	180 ºC
Basis-/Betttemperatur	40 ºC
Schichtlüfter	100 %
Empfohlene Druckgeschwindigkeit	30 mm/s
Empfohlener Düsendurchmesser	Min. 0.4 mm

Mechanische Eigenschaften
Dehnung bei Bruch	- %
Zugfestigkeit	- MPa
Zugmodul	- MPa
Biegefestigkeit	- MPa
Biegemodul	- MPa
Oberflächenhärte	Shore 40 D

Thermische Eigenschaften
Erweichungstemperatur	- ºC

Sintereigenschaften
Container	Feuerfester Schmelztiegel
Feuerfestes Pulver	Tonerde
Maximale Temperatur	1550 ºC

Spezifische Eigenschaften
Strahlenschutz (nicht-sinternd)	✗

Andere
HS Code	8108.9060

Es wird empfohlen, bei der Konstruktion von Teilen, die mit Zetamix Alumina hergestellt werden sollen, sorgfältig den Design-Leitfaden zu beachten, der auf der Registerkarte "Download" verfügbar ist.

Drucken:

Beim Drucken müssen die folgenden Parameter beachtet werden:

Drucktemperatur: 110 - 130 ºC
Basistemperatur: 40 ºC
Düsengröße: 0,4 - 1,0 mm
Schichthöhe: 0,3 - 0,1 (0,15 empfohlen)
Druckgeschwindigkeit: 20 - 35 mm/s
Schrumpfung: 1 mm bis 20 mm/s
Umfänge: mindestens 2
Füllung: 5 % - 100 % Füllung: 5 % - 100 % Füllung: 5 % - 100 % Füllung: 5 % - 100
Obere und untere Wanddicke: Mindestens 1 mm
Substrate: Trägermaterialien: Trägermaterialien aus demselben Material und aus löslichen Materialien.
Haftung auf der Unterlage: Glasunterlage und Magigoo-Kleber empfohlen.

Zetamix Keramikfilamente sind nur mit Direktextrudern kompatibel. Die Spule sollte so auf dem Drucker platziert werden, dass der Weg zwischen der Spule und dem Extruder so gerade wie möglich ist.

Es ist ratsam, die Spannung des Extruders auf ein Minimum zu reduzieren, um eine Verschlechterung des Filaments zu vermeiden.

Debinding:

Das Debinding besteht aus zwei Stufen, einer chemischen und einer thermischen Stufe.

Chemisches Entbinden: Das Teil muss mindestens 2 Stunden lang in einem Ultraschallbad mit Aceton bei 40 ºC behandelt werden. Danach muss das Stück mindestens 2 Stunden an der Luft trocknen. Wenn die Behandlung erfolgreich war, sollte das Teil 5 % seines Gewichts verlieren.

Wärmeentbinden: Die Stücke sollten in einen Tiegel mit feuerfestem Pulver gelegt werden, um die Schrumpfung des Stücks zu unterstützen und während des Prozesses als Stütze zu dienen. Anschließend sollten die Teile einer Wärmebehandlung unterzogen werden, bei der sie mit einer Geschwindigkeit von 8 ºC/h von 20 ºC auf 500 ºC erhitzt werden. Bei kleinen Teilen kann die Entbinderungszeit durch die folgende Wärmebehandlung verkürzt werden:

Anfangstemperatur	Endgültige Temperatur	Geschwindigkeit
20	125	35 ºC/h
125	200	50 ºC/h
200	215	22 ºC/h
215	250	11 ºC/h
250	280	20 ºC/h
280	320	8 ºC/h
320	510	24 ºC/h

Gesintert:

Nach dem Entbindern muss das Teil durch die folgende Wärmebehandlung gesintert werden:

Erhitzen von 20 ºC bis zu 1475 ºC bei einer Geschwindigkeit von 50 ºC/h.
Halten bei 1475 ºC für 2 Stunden
Abkühlen auf Raumtemperatur mit einer Geschwindigkeit von 100 ºC/h

Se recomienda seguir cuidadosamente la guía de diseño disponible en la pestaña de descargas a la hora de diseñar las piezas a realizar con Zetamix Alúmina.

Impresión:

A la hora de imprimir, se deben aplicar los siguientes parámetros:

Temperatura de impresión: 150 ºC
Temperatura de base: 40 ºC
Tamaño de nozzle: 0.4 - 1.0 mm (resistente a la abrasión)
Altura de capa: 0.3 - 0.1 (0.15 recomendado)
Velocidad de impresión: 20 -35 mm/s
Retracciones: 1 mm a 20 mm/s
Perímetros: Al menos 2
Relleno: 5 % - 100 %
Espesor de pared superior e inferior: Al menos 1 mm
Soportes: Admite soportes en el mismo material y en materiales solubles.
Adherencia a la base: Se recomienda usar base de vidrio y adhesivo Magigoo

Los filamentos cerámicos Zetamix son compatibles únicamente con extrusores directos. Se debe colocar la bobina en la parte superior de la impresora de manera que el recorrido entre la bobina y el extrusor sea lo más recto posible.

Es recomendable disminuir la tensión del extrusor al mínimo para evitar que el filamento se deteriore.

Debinding:

El debinding consta de dos etapas, una química y otra térmica.

Debinding químico: Se debe tratar la pieza durante al menos 2h en un baño de ultrasonidos con acetona a 40 ºC. Posteriormente se debe dejar secar la pieza al aire durante al menos 2h. Si el tratamiento ha salido con éxito, la pieza debe perder un 5% de su peso.

Debinding térmico: Se deben colocar las piezas en un crisol con polvo refractario para soportar la contracción de la pieza y servir de soporte durante el proceso. A continuación se debe aplicar un tratamiento térmico consistente en calentar las piezas desde 20 ºC a 500 ºC a una velocidad de 8 ºC/h. Para piezas de pequeño tamaño, se puede reducir el tiempo de debinding aplicando el siguiente tratamiento térmico: