Anwendungen von Laser-Sinter Bauteilen als Sichtteile sind aufgrund der vergleichsweise schlechten Oberflächenqualität sehr begrenzt. In dieser Arbeit werden dreidimensionale Kennwerte benutzt, um die Oberflächenqualität von Laser-Sinter Bauteiloberflächen und die Einflüsse aus unterschiedlichen Bereichen der gesamten Prozesskette zu evaluieren. Beispielsweise wurden objektive Kennwerte, mit deren Hilfe Orangenhaut zu identifizieren ist, und Prozessparameter, die diese deutlich vermindern, gefunden. Mittels Durchführung von haptischen Versuchen wurde das subjektive Empfinden ermittelt und konnten zu objektiven Kennwerten korreliert werden. Eine mikroskopische Betrachtung des flachen Oberflächenwinkels mit verschieden farbigen Pulvern zeigt neue Erkenntnisse zum Anschmelzvorgang von Partikeln an die Schmelze. Zur nachträglichen Glättung von Oberflächen wurden mechanische, chemische und optische Nachbehandlungsmethoden verwendet und deren Potential aufgezeigt. Eine abschließende neuartige Simulation der dreidimensionalen Topografie bildet die Grundlage für ein Programm zur automatischen und funktionsgerechten Orientierung von Bauteilen, welche am Beispiel eines realen Bauteils erfolgreich validiert wurde. Zusammengenommen zeigen die Ergebnisse, dass die richtige Wahl von Bauorientierung und Prozessparametern entscheidend für die Bauteilqualität ist und selbst eine aufwendige Nachbearbeitung eine ungeschickte Wahl derer nur schwerlich ausgleichen kann.
Aktualisiert: 2021-07-08
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Den Fokus dieses Forschungsvorhabens bildete der Erkenntnisgewinn über die Klebeignung und die Klebstoffauswahl für Klebungen an additiv gefertigten Kunststoffbauteilen. Es wurden erstmals Wissensdefizite über die Materialsubstitution von z. B. spritzgegossenen zu additiv gefertigten Kunststoffbauteilen im Hinblick auf die resultierende Verbindungsqualität geschlossen. Zudem wurden Design- und Fertigungskriterien für bestehende und zukünftige Anwendungen erschlossen.
Hierfür wurden Klebungen an lasergesinterten (LS) Kunststoffbauteilen aus PA12- sowie an TPU-Bauteilen aus dem Strangablageverfahren betrachtet. Der Schwerpunkt lag dabei auf den lasergesinterten Proben, da sie die größte industrielle Relevanz aufweisen. Es wurde daran der Einfluss von Glättungsverfahren zur Oberflächennachbehandlung, als auch von geeigneten Vorbehandlungsmethoden auf die Verbundfestigkeit untersucht. Weiterhin wurden Strukturierungen der Fügefläche und die hydrothermale Alterung der Klebungen untersucht.
Die Klebversuche erzielten vielversprechende Ergebnisse für eine branchenübergreifende Anwendung verklebter und additiv gefertigter Kunststoffbauteile. So lässt sich festhalten, dass LS-Bauteile aus PA12 bereits ohne spezielle Behandlung mit den richtigen Klebstoffen eine gute Klebeignung aufweisen. Es konnte auch gezeigt werden, dass diese sich auch durch gezielte Vorbehandlung steigern lässt. An TPU-Bauteilen aus dem Strangablageverfahren zeigte sich dagegen, dass eine Vorbehandlung für höhere Klebfestigkeiten notwendig ist. Des Weiteren konnten auch Handlungsempfehlungen z.B. in Bezug auf die Klebstoffauswahl gegeben werden.
Aktualisiert: 2020-11-12
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Den Fokus der durchgeführten Forschungstätigkeiten bildete der Erkenntnisgewinn über das Schweißverhalten von selektiv lasergesinterten (LS) Kunststoffbauteilen. Es wurden erstmals Wissensdefizite über die Materialsubstitution von z. B. spritzgegossenen zu additiv gefertigten Kunststoffbauteilen aus PA12 im Hinblick auf resultierende Fügenaht- und Produktqualität geschlossen. Zudem wurden Design- und Fertigungskriterien für bestehende und zukünftige Anwendungen erschlossen.
Als Schweißverfahren wurden das Ultraschallschweißen und das Heizelementschweißen eingesetzt, welche beide für die Kleinserienproduktion geeignet sind und sich hinsichtlich ihres Energieeintrags unterscheiden. Neben der Variation der Schweißparameter wurde der Einfluss verschiedener Baurichtungen bei LS-Anfertigung auf die Schweißprozesse und die resultierenden Nahtfestigkeiten untersucht sowie die LS-Prozessparameter Bestrahlungsstäke und Altpulveranteil variiert.
Die Schweißversuche mit anschließender Fügenahtcharakterisierung erzielten vielversprechende Ergebnisse für eine branchenübergreifende Anwendung lasergesinterter Kunststoffbauteile. So lässt sich festhalten, dass LS-Bauteile aus PA12 sehr gut mittels Ultraschall und Heizelement schweißbar sind und sogar Nahtfestigkeiten über den gewohnten Niveaus von PA12 als Spritzgussmaterial erzielt werden können. Für die Ultraschallschweißungen konnte zudem gezeigt werden, dass Schweißungen zwischen LS- und Spritzgussbauteilen aus PA12 hohe Festigkeitswerte erzielen. Trotzdem gilt es, einige Restriktionen wie beispielsweise die Staubbildung und Werkzeugverschleiß beim Ultraschallschweißen zu beachten.
Aktualisiert: 2021-12-20
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