Ergebnis der bis 31. März 2022 laufenden Arbeiten sollen Kenntnisse sein, die durch eine Inline-Erfassung und Anpassung der 3D-Druckparameter, Modifizierung der Fertigungstechnologien und simulative Prozessbegleitung die additive Fertigung von deutlich hochwertigeren Kunststoffbauteilen aus teilkristallinen Polymeren ermöglichen, die mechanisch hochbelastbar sind und eine hohe Geometrietreue aufweisen. (Bild: IMWS)
Polymere bestehen aus langen Molekülketten, die normalerweise ungeordnet vorliegen. Bei einigen thermoplastischen Kunststoffen kann es beim Erstarren der weichen Kunststoffschmelze aber zu einer partiellen Ordnung der Molekülketten kommen. Diese Kristallisation hängt hierbei von den Abkühlbedingungen, Zusatz- und Füllstoffen im Polymer sowie den Strömungsbedingungen während des Erstarrens ab und das Ergebnis des Kristallisationsprozesses beeinflusst in signifikanter Weise die mechanischen Eigenschaften des Polymers. Die bei der Verarbeitung benutzten Parameter sind daher der Schlüssel zu besseren Kunststoffbauteilen aus dem 3D-Druck. Der Ansatz der Projektpartner zielt auf die Erfassung, Beherrschung und Steuerung von Kristallisationsprozessen während der additiven Fertigung sowie die Erforschung geeigneter Simulationsalgorithmen zur Beschreibung der resultierenden Bauteileigenschaften. Untersucht werden dazu die Parameter beim additiven Fertigungsprozess wie Temperatur, Kühlraten und Scherraten, wofür geeignete Inline-Erfassungsmethoden entwickelt werden, sowie die Kristallisationskinetik der verwendeten Polymere. Zudem werden Simulationsalgorithmen zur Beschreibung relevanter Aspekte der additiven Fertigung entwickelt, die auf bestimmte Fragestellungen in der Anwendung zugeschnitten sind und mit Messergebnissen aus Experimenten an gefertigten Kunststoffbauteilen abgeglichen werden.