Laser zur Darstellung von. Struktur- und Funktionskeramiken

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1 Laser zur Darstellung von Struktur- und Funktionskeramiken S. Engler, J. Günster, J.G. Heinrich Technische Universität Clausthal The Lase wde

2 Inhalt: Folie 1 Selektives Lasersintern im Pulverbett Lagenweise Schlickerdeposition Selektive Polymerisation Präkeramischer Polymere The Lase wde

3 Folie 2 Prototyping-Verfahren Verfahren Zustand Material Stereolithographie (STL) Solid Ground Curing Fused Deposition Modeling (FDM) Multi-Jet Modelling Selektive Laser Sintering (SLS) 3D Printing Laminated Object Manufacturing (LOM) flüssig geschmolzen pulverförmig fest Einteilung der Verfahren nach Zustand des verwendeten Materials Generative Verfahren: Hinzufügen von Material Die Bearbeitung erfolgt durch Auftragen einer jeweils neuen Schicht mit definierter Schichtdicke an der Oberfläche. Polymer, Epoxidharz, Vinyläther Thermoplaste, Wachs, Metallpulver Thermoplaste, Nylon Metallpulver, Wachs Formsand, Keramik Papier, Kunststoff, Verbundwerkstoffe, Metall The Lase wde

4 Folie 3 Von der Zeichnung zum Prototyp The Lase wde

5 Folie 4 Selektives Lasersintern von Porzellan The Lase wde

6 Folie 5 Sinterhals- und Mullitnadelbildung The Lase wde

7 Folie 6 Lasergesintertes Porzellanpulver (Ausgangsmaterial: Porzellanpulver, ungranuliert) sehr hohe Porosität (75 bis 80%) geringe Festigkeit unscharfe Konturen The Lase wde

8 Folie 7 Lagenweise Schlicker Deposition (LSD) The Lase wde

9 Folie 8 LSD: Rakelvorgang The Lase wde

10 Folie 9 LSD: Lasersinterung The Lase wde

11 Folie 10 Laser-Prozess The Lase Im Hotspot aufgrund von Überhitzung gebildete Poren führen nach anschliessendem Glattbrand zu geringeren Dichten als bei konventionell hergestellten Porzellanen. (1,4g/cm³ zu 2,4g/cm³) wde

12 Folie 11 Film The Lase wde

13 Folie 12 LSD-generierte Prototypen The Lase wde

14 Folie 13 Struktur des LSD-Porzellans The Lase wde

15 Folie 14 Porenverteilung The Lase wde

16 Porzellan KPCL Glühbrand 960 C Porzellan KPCL Glattbrand 1400 C Porzellan KPCL LSD; nur gelasert Porzellan KPCL; LSD mit Glattbrand 1400 C SLS-Porzellan KPCL LSD-Porzellan KPCL Porzellan, konv. KPCL Folie 15 Mineralphasenanalyse Quarz Feldspat Kaolin Mullit Glasphase 27 % 21 % % % 64 % 25,9 % 7,5 % n.b. 15,6 % n.b. 6,9 % - n.b. 22,8 % 70,3 % (Angaben in Gew.-%) Vergleich der Dichten nach Laserprozess nach Glattbrand (1400 C) rel. Dichtezunahme The Lase 0,95 g/cm³ 1,01 g/cm³ 6,3 % 1,17 g/cm³ 1,41 g/cm³ 20,5 % 1,64 g/cm³ (Glühbrand 960 C) 2,4 g/cm³ 46,3 % wde

17 Folie 16 LSD ist ein geeignetes Verfahren, um Prototypen herzustellen, die in ihrer Porosität mit konventionellem Porzellan im Glühbrandstadium vergleichbar sind Porzellan kann sowohl mit CO 2 - als auch mit Nd:YAG-Lasern gesintert werden die beim Laser-Sintern gebildeten Mineralphasen sind qualitativ vergleichbar zu denen beim konventionellen Brand die LSD-Prototypen können dekoriert und glasiert werden die Kosten der LSD-Prototypen sind geringer als bei konventionell gefertigten Prototypen The Lase wde

18 Folie 17 Nachteile der schichtweise generativen Verfahren Darstellungsgenauigkeit Haften der Schichten thermische Belastung beim Prozess Einschränkungen der Bauteilgeometrie Einschränkungen in der Wahl des Materials The Lase wde

19 Folie 18 Selektive Polymerisation präkeramischer Polymere Laser Ce The Lase wde

20 Folie 19 Verfahren The Lase wde

21 Folie 20 Zusammenfassung In jüngster Zeit wurde eine Vielzahl von Laseranwendungen durch die Entwicklung von kompakten leitungsstarken Lasersystemen stimuliert. In diesem Zusammenhang wurden Technologien zum Lasersintern zur Generierung von keramischen Prototypen mittels lokalem Lasersintern entwickelt. Es konnte gezeigt werden, dass state of the art CO 2 Lasersysteme eine Alternative zu konventionellen Heiztechnologien darstellen. The Lase Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! wde

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