Kühnlein, Florian
Verarbeitung teilkristalliner Thermoplaste mittels selektivem Maskensintern
Florian Kühnlein
Das selektive Maskensintern (SMS) von Kunststoffen ist eine noch junge Technologie innerhalb der additiven Fertigungsverfahren. Es handelt sich um einen pulver- und strahlbasierten Prozess, der Kunststoffkörper nahezu beliebiger Geometrien schichtweise ohne Werkzeuge und Formen aufbaut. Im Vergleich zum etablierten selektiven Lasersintern (SLS) wird die zum Aufschmelzen des Materials benötigte Energie nicht über einen punktförmigen Laser, sondern flächig über ein Infrarotstrahlerfeld eingebracht, so dass die Schichtgenerierungszeit unabhängig von der Fläche der zu belichtenden Geometrie ist.
Da zu dieser Fertigungstechnologie grundlegende Fragestellung zu prozessrelevanten Materialeigenschaften, dem Energieeintrag in das Pulverbett sowie Wechselwirkungen zwischen Material-, Prozessparametern und resultierenden Bauteileigenschaften noch unbeantwortet sind, werden diese im Rahmen der vorliegenden Arbeit untersucht. Neben dem kommerziell erhältlichen PA12-Pulver werden Materialmodifikationen mit unterschiedlichen Absorberanteilen sowie Füllstoffarten eingesetzt. Aufbauend auf einer umfassenden Charakterisierung des Ausgangsmaterials werden Verarbeitungsversuche unter Variation wesentlicher Prozessparameter durchgeführt und Wirkzusammenhänge hergestellt. Neben der Simulation des thermischen Haushalts in der Maskensinteranlage werden die mechanischen Eigenschaften der gefertigten Bauteile in Abhängigkeit von der Bauteilausrichtung im Bauraum sowie der Querschnittsfläche und -geometrie untersucht. Abschließend wird die Verarbeitung gefüllter Materialsysteme zur Herstellung funktionalisierter SMS-Bauteile (Wärmeleitfähigkeit) betrachtet und realisiert.
Durch die Ableitung eines ersten Prozessmodells zum selektiven Maskensintern von Kunststoffen werden wichtige Grundlagen für eine Weiterentwicklung des Verfahrens sowie für weiterführende Untersuchungen pulver- und strahlbasierter additiver Fertigungsverfahren erarbeitet.
ISBN: 978-3-931864-58-3