Von der Filamentproduktion zur Materialqualifizierung im FDM Prozess

Der Materialmarkt des FDM (Fused Deposition Modeling) Verfahrens wächst mit neuen Materialien. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Verarbeitungseignung alternativer Hochleistungspolymere für den FDM Prozess zu untersuchen. Hierbei wird die Prozesskette vom Granulat zum Bauteil abgebildet.

Aufgrund der großen Popularität des Fused Deposition Modeling (FDM) Verfahrens wächst der Materialmarkt mit neuen Materialien. Es gibt eine Vielzahl von Kunststoffen, die mit Hilfe des FDM Verfahrens verarbeitet werden können. Grundsätzlich sind fast alle Thermoplaste für das FDM Verfahren geeignet. Es ist allerdings notwendig neue Materialien für den FDM Prozess zu qualifizieren. Hierfür ist den letzten Jahren am Direct Manufacturing Research Center (DMRC) eine Vorgehensweise für die Materialqualifizierung von Materialien für den FDM Prozess entwickelt worden. Das Vorgehen der Materialqualifizierung wird im Detail am Beispiel der Bewertung der Verarbeitungseignung von ausgewählten Hochleistungsthermoplasten vorgestellt. Dies ist Bestandteil von aktuellen Forschungsaktivitäten des DMRCs.

Das Ziel dieser Forschungsaktivitäten ist es, die Verarbeitungseignung alternativer Hochleistungspolymere für das FDM Verfahren hinsichtlich ihrer Schweißnahtqualität zu untersuchen. Hierbei soll die vollständige Prozesskette vom Granulat zum Bauteil abgebildet werden. Das bedeutet, dass im ersten Schritt aus den Standardgranulaten (als Ausgangsmaterial) Filamente hergestellt werden müssen. Diese werden im darauffolgenden Schritt auf einer parameteroffenen FDM Anlage verarbeitet. Abschließend erfolgt eine Optimierung der Prozessparameter unter der Berücksichtigung von zu erzielenden Schweißnahtfestigkeiten. Die Schweißnaht ist für das FDM Verfahren von essentieller Bedeutung, da die einzelnen Stränge verfahrensbedingt Schicht für Schicht miteinander verschweißt werden und das gefertigte Bauteil somit aus einer Vielzahl von Schweißnähten besteht. In den Untersuchungen werden drei verschiedene Polyetheretherketon (PEEK) Materialien verwendet. PEEK wird insbesondere für Hochtemperaturanwendungen verwendet und eine Verarbeitung dieser Materialien mit dem FDM Verfahren ist anspruchsvoll.

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