Druck

Entwicklung eines 3D-Druckmaterials
Wärmeformbeständig, ungiftig und aus nachwachsenden
Rohstoffen hergestellt
Prof. Dr. R. Schilling, Prof. Dr. G. Lorenz, Benno Haug M.Sc.
Projektbeschreibung
Stand der Technik - Polymere
Nach aktuellem Stand der Technik werden auf
3D-Druckanwendungen mittels FDM Verfahren
entweder erdölbasierte Filamente aus ABS, die
während des Druckens gesundheitlich bedenkliche Gase emittieren können, oder Filamente
aus biologisch abbaubarem PLA eingesetzt. Die
meisten am Markt erhältlichen PLA-Filamente
sind jedoch keine reinen PLAs, sondern Blends
mit petrochemischen Zusätzen. Diese Zusätze
sollen die nachteiligen Eigenschaften des
PLA wie Wärmeformbeständigkeit, Schrumpf,
Sprödigkeit und Bindenahtfestigkeit verbessern.
Ziel des FuE-Vorhabens ist es, ein neues PLA-Filament für die 3D-Druckanwendung zu entwickeln. Dieses soll ausschließlich mit biologisch abbaubaren Additiven versetzt werden, wobei das
Erreichen einer hohen Temperaturbeständigkeit
und eine Eliminierung der nachteiligen Eigenschaften erzielt werden soll. Gleichzeit soll eine
konstruktive Neuentwicklung der 3D-Drucktechnologie mit einer neuen Düsengeometrie entwickelt werden. Diese soll das neuentwickelte
Filament prozesssicher drucken und mit optimalen Druckergebnissen verarbeiten.
In der Literatur werden verschiedene Möglichkeiten genannt, hochtemperaturfestes PLA herzustellen. Viele der Methoden berücksichtigen
jedoch nicht die Verarbeitung in industriellen
Prozessen. Vor allem in Hinblick auf die Prozesszeiten weisen die Untersuchungen Lücken auf.
In Bezug auf das 3D-Drucken müssen die durch
diese Methoden hergestellten Werkstoffe auf
ihre Druckbarkeit hin geprüft werden.
3D-Drucker des Forschungspartners Multec GmbH
Gedrucktes Getriebe
Stärke, Zucker,
biogene Rohstoffe...
Konditionierung der
Substrate
Fermentation
.
.
.
Inokulierung
Mikroorganismen
Milchsäue
Produkt
Verarbeitung
PLA
Werkstoff
Synthese
PLA
Blending /
Additivierung
Polymerisation
Lactid
.
Vom biologischen Rohstoff zum Werkstoff
Marktsituation Filamente
Am Markt gibt es viele Hersteller für PLA
Filamente, die u.a. auch hochtemperaturfeste
Materialien – teilweise mit besserem Schrumpfverhalten – bewerben. Die Blendformulierung
und/ oder Additive werden in den meisten Fällen
nicht genannt. Die bisherigen Untersuchungen
am RRI zeigen, dass sowohl Standard-PLAs als
auch Hochtemperatur-PLAs eine ähnliche Wärmeformbeständigkeit im Bereich von 60 °C ± 5 °C
haben.
Kontakt
Prof. Dr. Richard Schilling
[email protected]
F. +49 (0) 7121-27 18 030
Isolierung
Aufgabenstellung
. Marktrecherche der vorhandenen Filamente
Benno Haug
[email protected]
F. +49 (0) 7121-27 11 446
und Analyse der mechanischen/thermischen
Eigenschaften
Recherche zu am Markt vorhandenen nichtgiftigen, biologisch abbaubaren Additiven, die
für die Herstellung von Hochtemperatur-PLA
in frage kommen
Auswahl von PLA-Grundpolymere, welche
durch unterschiedliche Syntheseverfahren
hergestellt wurden und sich im molekularen
Aufbau unterscheiden
Herstellen neuer Werkstoffe aus PLA und
Additiven auf Doppelschneckenextruder.
Analyse der damit erzielten mechanischen/
thermischen Eigenschaften
Druckversuche, um Druckbarkeit der neuen
Werkstoffe zu untersuchen
Optimierungsbereiche
. Wärmeformbeständigkeit Erhöhung von
.
.
.
.
aktuell 60 °C auf zukünftig 80 °C
Erhöhen der Bindenahtfestigkeit der Filamente zueinander und zur Grundplatte des
Druckers
Prozessierbarkeit/Druckbarkeit muss
erhalten bleiben
Schrumpfverhalten verbessern
Brückendruck verbessern

Download Report