Additive Manufacturing
Using Additive Manufacturing ("3D Printing") it is possible to produce parts of almost any shape without the need for tools. Its major advantages are the fast availability of functional products and small series, the possibility to individualize products and the ability to quickly produce parts anywhere in the world without transportation costs. To this end, CAD files are processed into layer files, from which parts are built layer by layer.
Within the Direct Manufacturing Research Center (DMRC), the Particle Technology Group examines the polymer laser sintering. In this method, thin layers of polymer powder are preheated and then selectively melted by a laser. Although this process is already used in industrial production, there is still a need for research to further process know-how, reproducibility and to enable new applications. The PVT supports the success story of this manufacturing technology by exploring new LS materials or providing assistance for implementation and applications.
Current research areas
Das selektive Lasersintern ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem Polymerpulver in Schichten aufgetragen und selektiv miteinander verschmolzen werden. Für die Verarbeitbarkeit eines Kunststoffpulver spielt seine Fließfähigkeit eine entscheidende Rolle. Ist diese unzureichend können Fehler in der Pulverbettoberfläche entstehen, welche sich auf das spätere Bauteil übertragen. Zwar ist die Auswirkung von höheren Temperaturen und Luftfeuchtigkeit auf die Fließfähigkeit prinzipiell bekannt, allerdings ist noch genauer zu untersuchen, welcher Zusammenhang zwischen der Pulverfließfähigkeit und im Prozess auftretenden Bauteilfehlern besteht.
Die Additive Fertigung erlaubt die effiziente Herstellung kundenspezifischer Kleinserien und besitzt daher ein großes Marktpotenzial. Es existiert eine stark gestiegene Nachfrage nach flammhemmenden Bauteilen, insbesondere im Bereich Mobilität und E/E-Industrie. Jedoch sind die kommerziell erhältlichen LS-Pulvermaterialien weder nachhaltig noch wirtschaftlich einsetzbar, da halogenhaltige Flammschutzmittel umweltgefährdend sind, während halogenfreie Alternativen nicht recycelt werden können. Im Forschungsvorhaben ReFlaM-LS wird ein recyclingfähiges, halogenfreies LS-Pulvermaterial mit Flammschutzeigenschaften entwickelt. Es soll eine recyclingoptimierte PA12-Polymermatrix mit einem prozessstabilen, halogenfreien Flammschutzmittel kombiniert werden. Hierzu werden zunächst die einzelnen Pulver sowie deren Mischungen umfassend analysiert und hinsichtlich ihrer Eignung zur Flammhemmung und für den LS-Prozess bewertet. Die beim „Dryblending“ entstehenden Probleme sollen durch eine Compoundierung mit anschließender Vermahlung und Verrundung behoben werden. Voruntersuchungen haben bereits die fehlende Recyclingfähigkeit des kommerziell erhältlichen Materials PA2210 FR analysiert und das Potenzial alternativer Flammschutzadditive nachgewiesen. Abschließend werden die Pulver für die Anwendungen optimiert, um ausreichende Beständigkeit und Festigkeit im späteren Bauteil zu erreichen. Weiterhin soll die Nachhaltigkeit des Materials quantitativ bewertet werden.