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Projekt
Hochdrucksprühverfahren für Polymerpartikel anwendbar für Laser-Polymer-Deposition (LPD)
Fachliche Zuordnung
Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
Förderung
Förderung von 2018 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 409790594
Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung und das grundlegende Verständnis von zwei neuen Prozessen zur Herstellung und Verarbeitung von Polymerpulvern. Mit den entwickelten Technologien werden neue Polymermaterialien erschlossen und damit die Grundlage für eine breitere Rohstoffbasis in der 3D-Fertigungstechnik geschaffen. Zunächst werden mit einem Hochdrucksprühverfahren Polymerpartikel mit glatten Oberflächen erzeugt, die mit den etablierten Herstellungsverfahren nicht oder nur sehr kostenintensiv hergestellt werden können. Durch die Einstellung der Parameter des Hochdruckprozesses können die Eigenschaften (Größe, Morphologie und Kristallinität) der erzeugten Polymerpartikel gezielt eingestellt werden.Die erzeugten Partikelsysteme werden in einem neu entwickelten Laser Polymer Deposition (LPD) Prozess, der sich an den etablierten Prozess des Laser Metal Deposition (LMD) orientiert, verarbeitet. Im Gegensatz zur etablierten Selective Laser Sintering (SLS) Technologie, in der CO2 Laser zum Einsatz kommen, wird bei der LPD-Technologie auf moderne Festkörperlaser gesetzt. Dafür werden durch Zugabe von Additiven die optischen Eigenschaften der Polymerpartikel bzgl. der Laserabsorption bei Wellenlängen um ca. 1 µm optimiert. Durch die neue Verarbeitungstechnologie im Bereich der Polymersysteme können höhere Verarbeitungsgeschwindigkeiten bei gleichzeitig geringerem Materialeinsatz erreicht werden.Die Prozessentwicklung und Optimierung für die additive 3D-Fertigungstechnik basiert auf systematischen Analysen der mikro- und makroskaligen Eigenschaften der erzeugten Pulver und Polymerbauteile. Differenzkalorimetrische und röntgendiffraktometrische Untersuchungen sollen Aufschluss über die Kristallinität und die thermischen Verarbeitungsbereiche der Polymerpulver geben. Zug- und Biegeversuche zeigen die Verarbeitbarkeit der Polymerpulver auf und helfen den Laserprozess sowie die Partikelerzeugung zu optimieren. Als Material wird zunächst mit einem thermoplastisches Polyurethan ein Elastomer für die additive Fertigung erschlossen.In der zweiten Förderphase des Schwerpunktprogramms soll der Einsatz von Polymilchsäure, ein bioabbaubares Polymer und Polypropylen, ein thermoplastisches Massenprodukt als mögliche weitere Materialien im LPD Prozess erprobt werden. Zusätzlich sollen die Untersuchungen auf die Herstellung von hybriden Bauteilen z.B. Polymer/Metall erweitert werden.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
