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Vortrag

Herstellung dauerhafter und temporärer Werkstoffverbunde für FLM-Prozesse

Thursday (27.06.2019)
13:20 - 13:40 Uhr

FLM-Bauteile sind wie alle additiven Fertigungsprozesse durch eine Vielzahl an Fügestellen zwischen gleichartigen und verschiedenen Werkstoffen gekennzeichnet. Diese können in fünf Kategorien eingeteilt werden:

- Dauerhafte adhäsive Verbindungen zwischen Einzelschichten des gleichen Materials,

- Dauerhafte kohäsive Verbindungen zwischen Einzelschichten unterschiedlicher thermoplastischer Materialien

- Temporäre kohäsive Verbindungen zwischen Einzelschichten unterschiedlicher thermoplastischer Materialien,

- Dauerhafte kohäsive Verbindungen zwischen einer Einzelschicht aus thermoplastischem Material und einem nicht thermoplastischem Grundmaterial,

- Temporäre kohäsive Verbindungen zwischen einer Einzelschicht aus thermoplastischem Material und einem nicht thermoplastischem Grundmaterial.

Die ersten drei Verbindungstypen beschreiben den Bindungsprozess beim Teileaufbau aus Grundmaterial, einer zweiten dauerhaft verbundenen Komponente oder einem gut abzulösenden Stützmaterial. Die letzten zwei Verbindungstypen beschreiben hingegen die permanente Verbindung zwischen dem Druckteil und einer nicht im FDM-Verfahren gefertigten Komponente bzw. die temporäre Verbindung zwischen dem gedruckten Bauteil und der Bauplattform während des Druckprozesses. Die entstehenden Verbindungen lassen sich als Werkstoffverbund charakterisieren.

Da das FLM-Verfahren vorwiegend für Design- und Hobbyanwendungen genutzt wird, sind die Grundlagen der Verbindungsprozesse und ihr Einfluss auf die innere Struktur des Werkstoffes noch kaum beschrieben. Anhaltspunkte können aus der Literatur über das Schweißen von Kunststoffen sowie die Herstellung von Hybridteilen im Spritzgießverfahren entnommen werden. Aufgrund der abweichenden Druck- und Temperaturverhältnisse sowie der im Verhältnis zum Volumen sehr großen Oberfläche des ausgetragenen Strangs treten erhebliche Unterschieden bei den Faktoren: Schmelzefluss, Erstarrungsdauer, Ausbildung von Randschichten und Benetzung der Oberflächen auf.

Die Untersuchung und Charakterisierung dieser Effekte in Abhängigkeit von externen Prozessparametern ist ein wichtiger Baustein zur Weiterentwicklung des FLM-Verfahrens zu einem industrietauglichen Fertigungsverfahren für thermoplastische Bauteile mit sehr hohem Leichtbaugrad und komplexer Geometrie in kleinen Serien.

Sprecher/Referent:
Christoph Doerffel
Technische Universität Chemnitz
Weitere Autoren/Referenten:
  • Raik Schmidt
    Technische Universität Chemnitz
  • Mirko Spieler
    Technische Universität Chemnitz
  • Prof. Dr. Wolfgang Nendel
    Technische Universität Chemnitz
  • Prof. Dr. Lothar Kroll
    Technische Universität Chemnitz