Plattformsystem zum pulverbettbasierten Schmelzen von Kunststoffen

Es wird ein 3D-Kunststoffdrucker mit dem Funktionsprinzip nach dem PBF-LB/P Verfahren (laser-based powder bed fusion of polymers), auch als Laser-Sintern bekannt, beschafft. Die zu beschaffende PBF-LB/P-Plattform unterscheidet sich wesentlich vom marktüblichen Standard und zeichnet sich durch ein modulares Konzept, bestehend aus den Hauptmodulen Optikmodul, Prozesskammer und Steuerungs- und Regelungseinheit, aus, um an vielfältige Forschungsfragen angepasst werden zu können. Das adaptierbare Optikmodul besteht aus einem CO2-Laser und einer dreiachsigen optischen Strahlablenkeinheit. Die damit realisierbaren innovativen Prozessstrategien haben das Potenzial, die Prozesszeit zu verkürzen und damit die Wirtschaftlichkeit des PBF-LB/P-Prozesses zu erhöhen. Die Prozesskammer weist neben den üblichen Merkmalen eine Bauraumreduzierung, ein adaptierbares Beschichtungssystem sowie Möglichkeiten zur Integration von Prozessüberwachungskameras (z. B. infrarot Thermographie) auf. Darüber hinaus erlaubt die Prozesstemperierung die Verarbeitung von Kunststoffen mit Schmelzpunkten bis 250 °C. Alle genannten Eigenschaften sind Grundvoraussetzung für eine effiziente Qualifizierung und damit Entwicklung neuer Pulverwerkstoffe, für den Aufbau eines vollständig geschlossenen Pulverkreislaufs zur nachhaltigeren und wirtschaftlicheren Nutzung von Altmaterialien und für grundlagenwissenschaftliche Untersuchungen zur Erhöhung der Reproduzierbarkeit von Bauteileigenschaften. Die Steuerungs- und Regelungseinheit und die entsprechende Software sind eng mit den beschriebenen Hardwarekomponenten verknüpft. Da die Plattform Forschungszwecken dient, ist die Steuerung und Regelung offen gestaltet. Die Auswertung von Prozessüberwachungsdaten während des Prozesses ermöglicht eine schichtweise Anpassung der Prozessparameter. Dieses Vorgehen eröffnet innovative Perspektiven, neue Kunststoffpulver bereits während des Herstellungsprozesses zu qualifizieren, Bauteilfehler präventiv zu vermeiden und Vorhersagen über Bauteileigenschaften zu treffen, ohne eine Materialprüfung nach dem Prozess durchführen zu müssen.