Teilprojekt B6

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Effiziente additive Fertigung von Multi-Materialbauteilen

Mittels des in der ersten Förderperiode des SFBs im Teilprojekt B6 realisierten simultanen Laserstrahlschmelzens von Kunststoffen konnten Multi-Material-Bauteile mit einfachen Geometrien aus verschiedenen pulverförmigen Werkstoffen generiert werden. Die bislang erzeugten Werkstoffkombinationen bestehen aus einem thermoplastischen Elastomer auf Amid-Basis (TPE-A) mit Polyethylen (PE-HD) bzw. Polypropylen (PP), Polyethylen mit Polypropylen und Polypropylen mit Polyamid 12 (PA12). Da die Werkstoffe untereinander nicht haftungskompatibel sind, ist eine Grenzzone notwendig in der beide Werkstoffe gemeinsam vorliegen, damit Hinterschneidungen ausgebildet werden können, die einen belastbaren Verbund ermöglichen (siehe Bild). Die Grenzzone resultiert dabei aus einer Vermischung beider Komponenten in der Mitte des Mehrkammer-Rakels während des Pulverauftrags. Weiterhin wurde in der ersten Förderperiode der flächige Pulverauftrag mittels vibrationskontrollierten Pulverdüsen bei Raumtemperatur erfolgreich demonstriert und charakterisiert. Dieser neue Auftragsmechanismus wird derzeit in den Prozess integriert, um einerseits für komplexere Bauteilgeometrien notwendige beliebige Pulververteilungen realisieren und anderseits gezielt Hinterschneidungen erzeugen zu können und deren Auswirkung auf die Verbundfestigkeit zu bestimmen. Dabei ist das grundlegende Verhalten der temperaturabhängigen Fließfähigkeit der Pulverwerkstoffe bei Prozesstemperaturen zu analysieren und mittels Modifikationen der Werkstoffe an den Prozess zu adaptieren. Dadurch ergibt sich als Zielstellung des Teilprojekts für die aktuelle Förderperiode die Realisierung von dreidimensionalen Multi-Material-Bauteilen mit beliebigen Geometrien mit hohen Verbundfestigkeiten mittels des simultanen Laserstrahlschmelzens von Kunststoffen.

Professor Schmidt
Tobias Laumer


Dr.-Ing. Stephan Roth
Bayerisches Laserzentrum
Konrad-Zuse-Straße 2-6
91052 Erlangen
s.roth@blz.org

Prof. Dr.-Ing. Michael Schmidt
Lehrstuhl für Photonische Technologien (LPT)
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Konrad-Zuse Straße 3/5
91052 Erlangen
michael.schmidt@lpt.uni-erlangen.de

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Tobias Laumer
Bayerisches Laserzentrum
Konrad-Zuse-Straße 2-6
91052 Erlangen
t.laumer@blz.org

Dr. rer. nat. Thomas Stichel
Bayerisches Laserzentrum
Konrad-Zuse-Straße 2-6
91052 Erlangen
t.stichel@blz.org