SKZ erforscht Haftungsverhalten beim 3D-Druck

Im Rahmen eines aktuellen Forschungsvorhabens untersucht das SKZ grundlegende Erkenntnisse zu den Haftungsmechanismen zwischen Bauteilen und Bauplattform im FDM/FLM-Verfahren.

Die meisten derzeit gekauften 3D-Drucker arbeiten mit den 3D-Druckverfahren Fused Deposition Modeling - FDM - und Fused Layer Modeling - FLM. Beide Verfahren erlauben sowohl technisch als auch wirtschaftlich eine einfach umsetzbare Herstellung additiv gefertigter Bauteile. Darüber hinaus existiert auf der Materialseite ein großer Anbietermarkt mit einem vielfältigen Angebot.

Im Fertigungsprozess ist hierbei eine gute Haftung der ersten Schicht auf der Bauplattform (bzw. Druckplatte) essentiell. Nach Abschluss des Druckvorganges muss sich das Bauteil dennoch unbeschädigt von der Unterlage lösen lassen. Bedingt durch die somit definiert einzuhaltenden Haftungskräfte steigen mit dem zunehmenden Materialangebot auch die Anforderungen an die eingesetzten Druckplatten. Bisher ist eine fundierte Auswahl des geeigneten Plattenmaterials, eine Analyse der Haftung sowie die Bestimmung des Verschleißes nach mehrmaligem Gebrauch nicht möglich, da es an wissenschaftlichen Studien und systematischen Untersuchungen mangelt.

Im Rahmen eines aktuellen Forschungsvorhabens werden am SKZ grundlegende Erkenntnisse zu den Haftungsmechanismen zwischen Bauteilen und Druckplatten im FDM/FLM-Verfahren erarbeitet. Schwerpunkte sind dabei unter anderem die Charakterisierung des Haftungsverhaltens sowie die Bewertung des Verschleißes von Druckplatten.

Die Projektergebnisse und die im Forschungsvorhaben entwickelten Methoden sollen die fehlenden Grundlagenkenntnisse zu den Haftungsmechanismen zwischen dem Bauteil und der Druckplatte liefern, um die derzeitigen Entwicklungs- und Fertigungsrisiken von Bauteilen signifikant zu reduzieren. Die Eignung der Materialpaarung von Druckplatte und Kunststoff sowie die Ausbildung des Haftungsverhaltens sollen bewertet und durch geeignete analytische Methoden (z.B. topographische Untersuchungen, Benetzungsanalysen usw.) vorhergesagt werden können. Dadurch wird es zukünftig möglich sein, Haftungsprobleme bereits vor dem additiven Herstellungsprozess zu identifizieren und zu vermeiden. Hierbei profitieren die beteiligten Unternehmen nachhaltig durch neue Erkenntnisse hinsichtlich reproduzierbarer Prüfmethoden, optimaler Materialauswahl sowie fertigungsgerechter Bauteilauslegungen und Baustrategien.

Das IGF-Vorhaben 19608 N der Forschungsvereinigung FSKZ wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Das Projekt mit einer Laufzeit von zwei Jahren ist zum 1. Juli 2017 gestartet und wird aktuell durch mehr als 15 Industrievertreter unterstützt. Unternehmen, die an dem Projekt oder an einer Mitarbeit interessiert sind, können gerne Kontakt mit dem SKZ aufnehmen.

gk