Material- und Prozessentwicklung für das Mehrkomponenten Lasersintern

Transkript

1 Material- und Prozessentwicklung für das Mehrkomponenten Lasersintern IPA Anwenderforum Rapid Product Development, Stuttgart Jan Blömer Werkstoffe und Interaktion Fraunhofer UMSICHT Folie 1

2 Einleitung Motivation Natürliche Materialien erreichen Ihre herausragenden Eigenschaften durch skalenübergreifende Strukturierung BMBF Projekt Bionic Manufacturing Fraunhofer IWM, Sintermask, rpm, Folkwang, Authentics Fratzl, 2007 Folie 2

3 Einleitung Umsetzung Selektives Lasersintern bietet beste technische Eigenschaften Freie Formgebung Bisher nur homogene Materialeigenschaften Material- und Prozessentwicklung Folkwang, IWM, rpm 2012 Folie 3

4 Prozessentwicklung Folie 4

5 Lasersinterversuchstand Mini SLS-Anlage Experimentierplattform für neue Prozesskomponenten Teststand für Materialien Materialmengen ca. 500 ml Prozessbedingungen wie in großen Anlagen 190 C (Ziel 230 C) 30 W CO2 Laser 5 m/s Scangeschwindigkeit Inertisierung N2 Folie 5

6 Lasersinterversuchstand II Bauraum Plattformdurchmesser 110mm Temperaturverteilung DT < 3 C Folie 6

7 Neue Pulverdosierung Pulverdruckkopf Matrix- oder Single-Anordnung Literaturstudie Elektrostatisch (Laserdrucker) Volumetrische Förderung Gravimetrische Förderung Pneumatische Förderung Glaskapillare mit Piezoanregung Glaskapillare versagt bei höheren Temperaturen Folie 7

8 Neuer Pulverdruckkopf Folie 8

9 Pulverdruckkopf Ablage von 2 Pulvern funktioniert Zur Zeit nur eingefärbt Noch keine Steuerung Nur Streifen Aufbau von hohen Rändern Folie 9

10 Neuer Pulverdruckkopf Pulverauftrag Glattgezogen Folie 10

11 Neuer Rakel zum Einebnen der Oberfläche Folie 11

12 Materialentwicklung Folie 12

13 Materialentwicklung Prozessschritte Compoundierung Pulvererzeugung (kryogene Mahlung) Konfektionierung (Sieben) Additivierung, Dry Blends Charakterisierung Pulver Sintertests Charakterisierung Bauteil Dünnschnitte REM Folie 13

14 Volumen [ml] Materialanforderungen Mahlbarkeit Pulverfließfähigkeit (Hausnerzahl, temperaturabhängig!) Nullscherviskosität Thermische Eigenschaften DSC Schrumpf 250 Messwerte Stampfvolumeter Vestamid E55S3 Silibeads TPU Orgasol Duraform Mehl Typ U 3014 U PE Grün Anzahl Hübe Folie 14

15 Untersuchung des Sinterns Sintern von teilgefärbten Proben Videoaufnahmen des Sinterns Folie 15

16 Kompatible Materialien zu PA12 Teilweise sinterbar, aber keines ist zusammen mit PA12 verarbeitbar Folie 16

17 Kompatible Materialien zu PA12 Polymere sind kompatibel Einfache Bauteile konnten erzeugt werden Sinterfenster sind für komplexe Bauteile zu unterschiedlich PA12 + V55 PA12 + V62 Folie 17

18 Neue Materialien TPU Keine Peaks in der DSC Kein Sinterfenster Sehr geringer Schrumpf Niedrige Vorwärmung Hohe Laserleistung erforderlich Rauchentwicklung Folie 18

19 Neue Materialien TPU Folie 19

20 Ausblick Mehrkomponentendosierung ist aufwändig aber scheint möglich Materialauswahl ist sehr komplex Versuch der Kombination verschiedener TPU Typen Alternative Technologien Sintermask (flächige Belichtung) Dual Laser Folie 20

21 FRAUNHOFER UMSICHT Geschäftsfeld Werkstoffe und Interaktion Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Jan Blömer Telefon: +49 (0) Fraunhofer UMSICHT Osterfelder Straße Oberhausen info@umsicht.fraunhofer.de Internet: