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Entwicklung einer ganzheitlichen Verfahrenssystematik bei der Qualifizierung neuer Werkstoffe für das Laser-Sintern am Beispiel Polypropylen

Reinhardt, Thomas

Dem Laser-Sintern von Kunststoffen wird als additives Fertigungsverfahren auf Grund seiner guten Materialeigenschaften sowie der Einhaltung der geometrischen Produkteigenschaften hohes Potential bei der Serienproduktion zugesprochen. Allerdings wird dieser Trend zum Rapid Manufacturing derzeit unter anderem durch die mangelnde Bauteilreproduzierbarkeit und die eingeschränkt nutzbaren Werkstoffe limitiert. Ausgehend von dem Bedarf, die Materialpalette im Laser-Sinterbereich an die Marktbedürfnisse anzupassen, wird das Werkstoffspektrum durch die prozessseitige Qualifizierung und Optimierung um den Werkstoff Polypropylen erweitert. Darüber hinaus wird das typisch transversal isotrope Werkstoffverhalten zur zukünftigen Vorhersage der mechanischen Bauteileigenschaften durch ein Materialmodell mittels Finite-Elemente-Methode abgebildet. Durch die Konzipierung und programmtechnische Umsetzung einer neuen Belichtungsstrategie sowie die Findung und Evaluierung nachgelagerter Prozesse zur Nachbehandlung lasergesinteter Bauteile werden definierte Qualitätsmerkmale wie die geometrischen Produktspezifikationen zielgerichtet optimiert.

Within the additive manufacturing technologies, the laser-sintering process offers both exceptionally good material and geometrical product properties, and is therefore considered for series production. However, from the present point of view this trend towards rapid manufacturing is limited, among other things, by the lacking product replicability and the restricted usability of materials. Based on the requirement to be adjusted to general market conditions, the range of materials of laser-sintering processes is enhanced by the material polypropylene. In order to process the material, statistical planning of experiments is used to qualify and optimize part properties. In addition, the transversal isotropic material behavior of laser-sintered parts is modeled with the finite element method (FEM) to predict the mechanical properties. Subsequent experiments will deal with the optimization of defined quality characteristics. In detail, a new exposure strategy is being conceived and implemented. Furthermore follow-up treatments are found and evaluated to improve laser-sintered surface quality.

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Reinhardt, Thomas: Entwicklung einer ganzheitlichen Verfahrenssystematik bei der Qualifizierung neuer Werkstoffe für das Laser-Sintern am Beispiel Polypropylen. 2016.

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