PT Unknown
AU Tarasova, A
TI Entwicklung einer Methode zur Bestimmung des maximalen Füllstoffvolumenanteils und Analyse der gefüllten PA12-Systeme im Laser-Sintern
PD 08
PY 2024
DI 10.17185/duepublico/82232
LA de
DE Laser-Sintern; Polyamid 12; Mica; Borosilikat; Aluminium; Kaolin; Faserfüllstoffe; Wollastonit
AB Die Additive Fertigung (AF) bezeichnet die schichtweise Herstellung physischer Objekte direkt aus einem 3D-Model. Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung von AF-Verfahren werden diese zunehmend für verschiedene Anwendungen genutzt. Insbesondere hat sich das in dieser Arbeit verwendete AF-Verfahren des Laser-Sinterns (LS) in der Industrie etabliert. Beim LS werden Bauteile Schicht für Schicht aus pulverförmigen thermoplastischen Kunststoffen hergestellt. Diese werden mittels eines Lasers lokal aufgeschmolzen und so schichtweise verfestigt. Jedoch reichen die Eigenschaften reiner Kunststoffe nicht für alle Anwendungen aus, insbesondere dort, wo die Anforderungen an die Festigkeit, die Temperaturbeständigkeit oder die chemische Beständigkeit höher sind. Deshalb werden sie gezielt durch Füllstoffzugabe erweitert. In der vorliegenden Arbeit wurde eine Methode entwickelt, um die maximal zulässige Füllstoffmenge für die Anwendung im LS zu bestimmen. Im Gegensatz zur bisher verwendeten „Trial & Error“-Methode ermöglicht diese die Bestimmung der passenden Füllstoffmenge für die LS-Anwendung noch vor der eigentlichen Versuchsdurchführung. Die Methode wurde anhand verschiedener gefüllter Kunststoffsysteme im LS getestet und validiert. Dazu wurde PA12 mit Füllstoffen wie Mineralen, Glas oder Aluminium gefüllt. Alle aufbereiteten Mischungen wurden zunächst auf ihre Pulver- und Schmelzfließfähigkeit untersucht und somit auf ihre Eignung für das LS bewertet. Anhand des Pulververhaltens im unmittelbaren LS-Prozess wurden Einflüsse sowohl von prozessspezifischen Parametern als auch von Füllstoffen auf den LS-Verlauf beurteilt. Die qualitative Aussage über die erprobte neuartige Methode zur Bestimmung des Füllstoffanteils sowie über die untersuchten Prozessparameter, die Füllstoffart und seinen Anteil, konnte anhand der Untersuchungen der Festkörperdichte, der Zugeigenschaften und der Form- und Maßhaltigkeit getroffen werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die entwickelte Methode zur Bestimmung des maximal zulässigen Füllstoffanteils für die Anwendung im LS geeignet ist. Die Pulvermischungen mit den gemäß dieser Methode bestimmten und untersuchten Füllstoffanteile wiesen ausreichende Pulver- und Schmelzfließeigenschaften auf. Darüber hinaus konnten dichte Bauteile mit erhöhter Belastbarkeit unter Anwendung dieser Methode hergestellt werden. Eine Ausnahme bildeten lediglich die Füllstoffe, die die thermischen und optischen Eigenschaften der Gesamtmischung stark veränderten und dadurch die Verarbeitung im LS-Prozess vollständig beeinträchtigten.
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