Greiner, Sandra
Bedeutung der geometrieabhängigen Belichtungstemperaturen für das Lasersintern von Kunststoffen
Sandra Greiner
Das Lasersintern von Kunststoffen ermöglicht durch die schichtweise Fertigung eine nahezu unbegrenzte Geometriefreiheit. Ursprünglich fand das Verfahren insbesondere im Protoypenbau Anwendung. Im letzten Jahrzehnt konnte es sich im Bereich der schnellen und individualisierten industriellen Bauteilherstellung von Einzelteilen und Kleinserien etablieren. Allerdings stellt die Einstellung von reproduzierbaren Material- und Bauteileigenschaften, wie der Maßhaltigkeit, der Porosität oder der Mechanik immer noch eine Herausforderung dar. Dies ist auf die mannigfaltigen und in Wechselwirkung stehenden Material- und Prozesseinflüsse zurückzuführen, da diese die Temperaturhistorie bei der Bauteilentstehung direkt beeinflussen. Entsprechend des Stands der Forschung kommt dem Belichtungsvorgang die entscheidende Rolle zur Steuerung der Temperaturfelder und somit der Bauteileigenschaften zu. Aus diesem Grund werden im Rahmen dieser Dissertation belichtungsparameter-, schicht- und geometriespezifisch die Belichtungstemperaturen analysiert und in Bezug auf die resultierenden Bauteileigenschaften bei der Verarbeitung von Polyamid 12 charakterisiert. Es wird festgestellt, dass die bei der Belichtung gemessenen geometrieabhängigen Maximaltemperaturen schichtunabhängig und aufgrund der kurzen Wirkdauer nicht maßgeblich für die resultierenden Bauteileigenschaften sind. Als entscheidende thermische Größen können die Abklingzeit und die Durchwärmung des Pulverbetts oberhalb der Schmelze identifiziert werden. Die Größen beschreiben die thermischen Wechselwirkungen zwischen den aufeinanderfolgenden Schichten. Bei gleichbleibender Querschnittsfläche ist eine belichtungsparameterunabhängige Schichtabhängigkeit dieser Größen bis zur annähernden Schichtkonstanz bei zehn bis 15 Schichten nachweisbar. Diese Schichtkonstanz korreliert mit der Menge an Material, das basierend auf der Schmelztiefe aufgeschmolzen werden muss. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend kann der Bedarf an schicht- und geometrieabhängigen oder geometrieinvarianten Belichtungsparametern abgeleitet werden, um die Reproduzierbarkeit von Bauteileigenschaften weiter zu erhöhen.
Seiten: 152
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