Hybride additive Multimaterialbearbeitung

10 Mrz Hybride additive Multimaterialbearbeitung

Hybrides Verfahren für die additive Multimaterialbearbeitung von individualisierten Produkten mit hoher Auflösung

Teilprojekt:

Entwicklung und Synthese von Monomeren, Test geeigneter Initiatoren, Integration von Füllstoffen und Aufskalierung in industrielle Maßstäbe

Zusammenfassung

Zur Ermittlung des Standes der Technik und zur orientierenden Durchführung erster Vorversuche zu anwendungsoptimierten Monomeren wie Acrylaten und Oligomeren aus der Gruppe der Alkoxysilane wurde eine eingehende Literaturrecherche durchgeführt¹⁾. Damit wurde sichergestellt, dass prinzipiell eine wirtschaftliche Bereitstellung der Zielverbindungen möglich ist, erforderliche Eigenschaften realisierbar sind und in Bezug auf Patente keine Rechte Dritter verletzt werden. Es wurde Literatur zusammengetragen zu Modell-Systemen zur Viskosität²⁾ und anderen Eigenschaften wie der Wärmeleitfähigkeit²⁴⁾, zu den Möglichkeiten die spektralen Anforderungen der beiden Belichtungssysteme Laser (355 nm) und DLP (405 nm) optimal bei der Auswahl der Photoinitiatoren²²⁾ zu berücksichtigen. Es wurde eine große Palette etablierter Polymermaterialien³⁾, die auch als Beschichtungen und bei verschiedenen Druckverfahren verwendet werden, im Hinblick auf ihre Verwendbarkeit untersucht. Als funktionale Additive wurden Koordinationsverbindungen, makrocyclische Systeme und Thiol-/En-systeme²⁰⁾ diskutiert. Zur Herstellung der Pasten wurde die Verwendung vieler verschiedener Materialklassen untersucht, wie z.B. Partikel aus Aluminiumverbindungen⁴⁾, in Bezug auf ihre hohe Dichte Bismut und seine Verbindungen⁵⁾, borhaltige Materialien⁶⁾, Edelstahlpartikel⁸⁾, Wolfram²⁶⁾, Zinn²⁷⁾, als Pigmente Phthalocyanine⁷⁾, als Materialien für latente Markierungen Materialien auf Basis Seltener Erden⁹⁾, in Bezug auf die Leitfähigkeit²⁸⁾ und insbesondere bezüglich der Wärmeleitfähigkeit Graphen¹⁰⁾, Hochtemperatur-Superleiter¹¹⁾, hier besonders die Gruppe der Perowskite²¹⁾, und schließlich lag der Fokus auf Lanthanverbindungen¹²⁾ wie La₂CuO₄. Zur Herstellung der Pasten eignen sich am besten nanoskalige¹⁹⁾, sphärische Partikel, allerdings ist die kommerzielle Verfügbarkeit äußerst gering, was auch auf die schlechte populärwissenschaftliche Beurteilung von Nanopartikeln zurückzuführen ist. Im Zentrum unseres Interesses standen deshalb Partikel auf Siliciumbasis²³⁾, wobei auch hier sphärische Partikel weder verfügbar noch besonders einfach herstellbar sind. Als Basis für die Tinten und Pasten war zunächst aufgrund der bereits vorhandenen Erfahrungen in der Hauptsache der Einsatz von Acrylaten geplant. Zur Erweiterung dieser Polymerbasis¹⁷⁾ wurden zahlreiche Monomere¹³⁾ mit Allyl¹⁴⁾– und Propargyl¹⁶⁾-Gruppen untersucht sowie die Möglichkeit zum Einbau von Thiopheneinheiten²⁵⁾ überprüft. Als Biobasierte Polymere¹⁵⁾ galt unser Interesse vor allem Terpenen¹⁸⁾ und hier insbesondere in Bezug auf die Thiol-En-Systeme

Veröffentlichung:

C. Seifarth, et al.: “Hybride additive Multimaterialbearbeitung Hochauflösende Hybrid-Additive Multimaterialfertigung von individualisierten Produkten” wt Werkstatttechnik online 109 (2019), No.6, pp.415-420

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Das Forschungsprojekt wurde gemeinsam mit folgenden Projektpartnern bearbeitet:

cirp GmbH (Heimsheim)
BURMS –3D Druck Jena GmbH & Co.KG (Jena)
PORTEC GmbH ( Zella-Mehlis)
Materialise GmbH (Gilching)
Glatt Ingenieurtechnik GmbH (Weimar)
Fraunhofer-Institut für angewandte Polymerforschung IAP (Potsdam)
Technische Universität Ilmenau (Ilmenau)
Ernst–Abbe–Hochschule Jena (Jena)

Ansprechpartner:
Dipl-Ing. Karin Rauch

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