Etablierung neuer Materialsysteme in einem Pulver-Binder-3D-Druckprozess

Beschreibung

Bei der additiven Fertigung (engl. Additive Manufacturing - AM) werden aus dreidimensionalen Datensätzen auf Basis von CAD-Daten physische Modelle, Prototypen und Werkstücke element- oder schichtweise erstellt. Hieraus ergibt sich eine große Designfreiheit, gerade im Vergleich mit konventionellen Fertigungsverfahren. Die Bauteile können funktionsoptimiert (z.B. optimiert in Belastungsrichtung) ausgelegt werden. Das Spektrum verarbeitbarer Materialien beinhaltet bereits heute eine Vielzahl von Kunststoffen, Keramiken, und Metallen. Dennoch ergibt sich bei vielen Anwendern der Wunsch nach weiteren Materialsystemen für ihr AM-Verfahren. Die Entwicklung neuer Materialien ist bisher allerdings mit großem Aufwand verbunden und setzt explizites Fachwissen voraus. Der Zeitaufwand ist sehr groß und die Gefahr, durch falsche Materialsysteme teure Anlagen zu beschädigen, ist gegeben. Der Pulver-Binder-3D-Druck (engl. threedimensional printing - 3DP) gehört zu den AM-Verfahren und zeichnet sich vor allem durch seine hohe Druckgeschwindigkeit aus. Weiterhin gehört das 3DP zu den Verfahren mit der bisher breitesten Palette verarbeitbarer Materialien. Ziel dieser Arbeit ist es, den Nutzern von 3DP-Anlagen ein Prozessschema zur Verfügung zu stellen, mit dem sie selbst neue Materialsysteme für ihren Drucker auf Basis der individuellen Anforderungen an ihr zu fertigendes Werkstück oder Produkt etablieren können. Auch von Anlagenentwicklern können die Ergebnisse dieser Arbeit als Leitfaden für die Materialentwicklung genutzt werden. Bei dem in dieser Arbeit favorisierten Ansatz zur Etablierung neuer Materialien besteht der Vorteil darin, dass die eigentliche Produktionsanlage erst zu einem sehr späten Zeitpunkt für die Etablierung herangezogen werden muss.

Autor*in

Christian Polzin

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