Merge 3D
Entwicklung eines Extrusionsprozesses zur Reduktion der anisotropen Bauteileigenschaften und anforderungsspezifischen in-situ-Mischung von Polymerblends durch Induktion von Scherreibung im additiven Fused Layer Manufacturing
Das Fused Layer Modeling ist ein additives Fertigungsverfahren, welches seit Jahren sowohl im professionellen als auch privaten Bereich immer mehr an Bedeutung gewinnt. Aufgrund der prozessbedingten Anisotropie der Bauteile stellt sie nicht immer eine akzetable Alternative zu den herkömmlichen Verarbeitungsmethoden der Kunststoffe dar. Das Forschungsvorhaben setzt genau an diesem Punkt an, indem durch die Indizierung von Scherreibung mit Hilfe einer rotierenden Welle im Schmelzebereich unter anderem ein besserer Lagenverbund erreicht wird. Auch die Vermischung unterschiedlich gefärbter oder artiger Kunststoffe wird durch diese Technologie ermöglicht und eröffnet ein neues Forschungsfeld.
Projektleitende Personen
Ausgangssituation
Durch das schichtweise Ablegen der Kunststoffbahnen im FLM-Verfahren ergibt sich eine prozessbedingte Anisotropie, welche in eine stark verringerte Festigkeit in Aufbaurichtung sowie eine inhomogene Schwindung der Bauteile resultiert.
Ziel des Projekts
Das Ziel des Projektes ist die Verringerung der Anisotropie durch Indizierung von tangentialer Scherung im Schmelzekanal. Die Scherung wird zunächst durch einen rotierenden Stab in der Heißkanaldüse erzeugt. Neben einem positiven Effekt auf die Ausrichtung der Polymerketten soll gezielt und unmittelbar Energie eingetragen werden. Mit der Materialablage des FLM-Verfahrens werden so Aspekte des Rührreibschweißens ergänzt. So soll durch den gezielten Eintrag von Energie in Form von Scherung einerseits ein verbesserter Lagenverbund erzielt werden und andererseits die ausgeprägte Molekülausrichtung des FLM-Verfahrens gemindert werden. Darüber hinaus besteht durch das Rührelement die Möglichkeit der Vermischung zweier Materialien. Hieraus erwächst das Potential, Farben oder unterschiedliche Materialien zu mischen und damit gradierte Bauteileigenschaften zu erhalten.
Ergebnisse und Erfolge
Bisher wurde der Rührreibdruckkopf entwickelt und eine erste Iteration ausgearbeitet und gefertigt. Aus Basis der Erfahrungen mit dieser Variante soll eine Optimierung des Systems vorgenommen werden.
