Das selektive Lasersintern von Kunststoffen zählt im Bereich additiver Fertigungsverfahren zu den Technologien, welche die Hürde weg vom reinen Prototypenbau hin zur Fertigung von Funktionsbauteilen dauerhaft überwinden können. Um dies zu bewerkstelligen, sind konstante Pulvereigenschaften sowie ein Pulverqualitätsmanagement unabdingbar. Beim selektiven Lasersintern von Polyamid 12 kommt es aufgrund der hohen Temperaturen, nahe der Schmelztemperatur und der langen Verarbeitungszeiten zu Alterungseffekten des, die Bauteile umgebenden, nicht aufgeschmolzenen Pulvers. Aufgrund geringer Pulvernutzungsraten, von unter 30 Gew.-%, erfolgt die Wiederverwendung dieses Pulvers aus ökonomischen und ökologischen Gründen. Zur Erhöhung der Zieleigenschaften Bauteildichte und -mechanik wird dieses sogenannte Gebrauchtpulver meist mit einem definierten Anteil an Neupulver vermengt. Hieraus entstehen oftmals Pulvermischungen, deren Zusammensetzung, begründet durch unterschiedliche Temperaturhistorien, variiert. Die Einstellung definierter Bauteileigenschaften erfordert hingegen die Kenntnis der Zusammenhänge zwischen Pulvercharakteristika und resultierenden Bauteilkennwerten. Diese Arbeit widmet sich der Ableitung des Zusammenhangs zwischen dem prozessabhängigen Alterungsverhalten von Polyamid 12 und den daraus folgenden Bauteilkennwerten im Lasersinter-Prozess. Die prozessspezifische thermo-mechanische Belastung während des Pulverauftrages induziert eine Reduktion des Fließverhaltens des Pulvers, wohingegen das mittlere Molekulargewicht durch eine Nachkondensation in der Festphase, aufgrund der Lagerung bei Temperaturen nahe des Schmelzpunktes, zunimmt. Die mit der Bauzeit veränderten Pulverkennwerte wirken sich auf die Bauteildichte, die Oberflächenrauheit sowie die mechanischen Kennwerte aus, wobei das Temperatur-niveau in Kombination mit der Dauer der thermischen Belastung, unabhängig ob zyklisch oder kontinuierlich aufgebracht, von primärer Bedeutung ist. Auf Basis der Untersuchungen konnte für Polyamid 12 eine Pulverlebensdauer zur Erzielung von Bauteileigenschaften in definierten Toleranzfeldern abgeleitet werden. Die Forschungsergebnisse liefern einen wesentlichen Beitrag zur Qualitätssicherung von Pulvereigenschaften sowie zur Erhöhung der Pulverlebensdauer im Lasersintern.

Rotationsformen ist ein Kunststoffverarbeitungsverfahren, mit dem nahtlose Hohlkörper mit komplexen Geometrien in einem breiten Größenspektrum hergestellt werden können. Im Gegensatz zu den meisten anderen Kunststoffverarbeitungsverfahren erfolgen das Aufschmelzen, die Formgebung sowie das Abkühlen innerhalb eines Werkzeugs in einem variothermen Prozess. Die Bauteilgeometrie ist hier lediglich an der Bauteilaußenseite formgebunden, wodurch der Aufbau mehrschichtiger Systeme mit variablem Schichtaufbau und Schichtdicken durch die sequentielle Zugabe von pulverförmigen Werkstoffen in den Prozess möglich ist. Durch die Zugaben von Pulvermischungen können gezielt Werkstoffmischungen generiert werden. Diese Potentiale ermöglichen den Aufbau mehrschichtiger Systeme, bei denen eine mehrphasige Zwischenschicht zur Verbesserung der Verbundfestigkeit eingebracht wird. Die Haftungsoptimierung, insbesondere bei haftungsinkompatiblen Werkstoffen beruht hierbei auf mechanischer Adhäsion, der formschlüssigen Verbindung verschiedener Werkstoffe innerhalb der Zwischenschicht. Untersuchungen zur Herstellung solcher mehrschichtigen Aufbauten durch Rotationsformen und zu den resultierenden Verbundfestigkeiten fanden bisher nur in Ansätzen statt. Im Rahmen dieser Arbeit sollen die relevanten Einflussfaktoren auf die Herstellung und die resultierenden Gebrauchseigenschaften der beschriebenen mehrschichtigen Systeme aufgezeigt werden. Hierzu werden ausgewählte prozesstechnische als auch werkstoffliche Parameter in Verarbeitungsversuchen variiert und die resultierenden Bauteile eingehend charakterisiert. Das Versagensverhalten der Bauteile konnte zudem evaluiert und analytisch beschrieben werden. Ziel der Arbeit ist es, die grundlegenden Wirkzusammenhänge zwischen Werkstoffkennwerten, Prozessparametern, Bauteilgestalt und resultierenden Gebrauchseigenschaften aufzuzeigen. Die mögliche Kombination verschiedenster Werkstoffe bietet das Potential, die Anwendungsfelder für das Rotationsformen deutlich zu erweitern.

Der multitalentierte Allround-Künstler Jim Avignon hat sich für die Ausstellung >>NEO:INTERPRETIERT!>NEUAUFLAGEN