LiVe-gEn - Laserbasierte inline Vernetzung für die generative Fertigung von Elastomerbauteilen

• Antragsteller: Professor Dr. Ulrich Giese; Professor Dr.-Ing. Ludger Overmeyer
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik ; Polymermaterialien ; Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 563564708

Das übergeordnete Ziel des Forschungsvorhabens ist die Untersuchung der Inline-Vernetzung von Kautschuken mittels Laser, um die generative Fertigung kautschukbasierter Elastomerbauteile zu verbessern. Bei der additiven Fertigung von Bauteilen aus Kautschuk wird bisher eine thermoplastische Hülle eingesetzt, da nicht vulkanisierter Kautschuk fließfähig ist. Mit dem neuen Verfahren kann einerseits ressourcenschonender produziert werden, da die thermoplastische Stützstruktur entfällt. Andererseits wird die Fertigung deutlich beschleunigt, da weniger Druckzeit erforderlich ist und nur noch ein gemeinsamer Prozessschritt für die Fertigung und Vulkanisation notwendig ist. Es gilt zu untersuchen, welche Strategie des Wärmeeintrags mittels Laser am effizientesten ist. Dabei stellt sich die Frage, ob die Vulkanisation direkt während der strangweisen Ablage des Kautschuks in situ mittels Laser erfolgen soll oder erst nach dem vollständigen Druck einer Schicht. Darüber hinaus ist zu analysieren, welcher Leistungseintrag in Abhängigkeit von der Laserspotgröße und der Einwirkzeit erforderlich ist, um die gewünschte Vernetzung im Kautschuk zu erzielen. Vorversuche haben bereits gezeigt, dass eine Vulkanisation durch Wärmeeintrag mittels Laser grundsätzlich möglich ist. Dieses Verfahren soll nun unabhängig von Kautschukmischung und Vernetzungstyp weiter erforscht werden, um die geometrische Stabilität während der additiven Fertigung zu erhöhen. Die Arbeitsgruppe Giese konzentriert sich materialseitig darauf, zu untersuchen, welche Eigenschaften gefüllte Kautschukmischungen auf Basis von Vinyl-funktionalisierten Polydienen aufweisen müssen, um für optimale in-situ-Additionsvernetzungen durch Laserinitiierung geeignet zu sein. Die Arbeitsgruppe Overmeyer hingegen verfolgt das Ziel, die erforderlichen Prozessparameter für additiv gefertigte, laser-vernetzte Bauteile zu erforschen und ein geeignetes Lasersystem in den additiven Fertigungsprozess zu integrieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Benjamin Klie