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Entwicklung maßgeschneiderter Compounds
Neben klassischen Thermoplasten wie Polyolefinen, Polyvinylchlorid, Polyestern, Polyamiden, Polycarbonaten oder Styrolcopolymeren sowie deren Blends forschen wir an der Entwicklung von Biopolymeren, Wood Polymer Composites (WPC), Hochleistungskunststoffen, Nanocomposites und thermoplastischen Elastomeren (TPE).
Verarbeitung und Weiterbearbeitung von Kunststoffprodukten
Wir arbeiten an Themen mit starkem Bezug zur industriellen Umsetzung. Dabei können wir auf ein großes Netzwerk vertrauen, das unsere Kompetenzen ergänzt. So gelingt es uns, innovative Lösungen für Ihre Fragestellungen zu entwickeln.
Fehler entdecken und Gefahren minimieren
In der Kunststoffindustrie werden unterschiedliche Prüfmethoden zur Prozessüberwachung und Bauteilprüfung eingesetzt. Sie helfen bei der Schadensanalyse, Qualitätskontrolle und Produktüberwachung.
Auch im Abfall stecken wertvolle Rohstoffe
Wir arbeiten an Themen mit starkem Bezug zur industriellen Umsetzung. Dabei können wir auf ein großes Netzwerk vertrauen, das unsere Kompetenzen ergänzt. So gelingt es uns, innovative Lösungen für Ihre Fragestellungen zu entwickeln.
Analog war gestern – Industrie 4.0 ist die Zukunft
Die Digitalisierung ist ein Eckpfeiler der modernen Industrie. Sie birgt ein enormes Potenzial, um die Leistungen in der Produktion deutlich zu steigern und damit die Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland zu stärken.
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Dauerdruckplatten für additive Fertigungsverfahren
Entwicklung einer Methodik zur Charakterisierung von Werkstoffen und Oberflächen hinsichtlich ihrer Eignung als Dauerdruckplatten für additive Fertigungsverfahren (Strangablegeverfahren)
Projektdauer
Von: 01.07.2017 Bis: 30.06.2019Beschreibung
Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Prüfmethodik zur Bestimmung der Haftung entwickelt. Diese erlaubte die Charakterisierung der Druckplatten und Filamente hinsichtlich ihrer Haftung. Zudem wurden verschiedene mögliche Einflussfaktoren mithilfe von thermischen und topographischen Analysen untersucht. Dabei wurden mithilfe experimentell bestimmter Temperaturkoeffizienten die Oberflächenenergien bei erhöhten Temperaturen errechnet, um nachfolgend die Druckplatten und Filamente bei Gebrauchstemperaturen charakterisieren zu können. Ein Ziel der Arbeit war es, geeignete Kombinationen von Filamenten und Druckplatten auf Basis von Kontaktwinkel- und Topographiemessungen vorherzusagen. Deshalb wurden zwischen den mechanisch bestimmten Abzugskräften und den materialspezifischen Eigenschaften der Filamente und Druckplatten Zusammenhänge gesucht. Bei der Charakterisierung der Druckplatten wurden bei der topographischen Prüfung Unterschiede zwischen den einzelnen Materialien festgestellt. Die bestimmten Rauheiten zeigten einen treppenstufenartigen Verlauf, der sich teilweise über mehrere Größenordnungen erstreckte. Die thermische Analyse der Filamente mittels DSC zeigte, dass ein breites Spektrum an Polymermaterialien verwendet wurde. Neben amorphen Materialien wie ABS und PETG wurde mit PLA ein teilkristallines und mit TPU ein elastisches Material untersucht. Bei den Kontaktwinkelmessungen ergab sich für die vier Filamente ein ähnliches Verhalten. Die Oberflächenenergie setzt sich hauptsächlich aus dem dispersen Anteil zusammen, der polare Anteil ist bei allen Materialien gering. Neben den analytischen Untersuchungen der Einzelkomponenten wurden auch Abzugsversuche durchgeführt. Hierfür wurde ein mobiles Prüfgerät zur Charakterisierung der Haftung entwickelt. Nachdem die optimale Probekörpergeometrie ermittelt wurde, wurden Messungen auf der Bauplattform im warmen Zustand durchgeführt. Dabei wurden die Maximal- und Peelkräfte beim Abziehen ausgewertet. Es zeigte sich, dass je nach Materialkombination starke oder schwache Kräfte gemessen werden. Bei einigen Materialien kam es teilweise zum kohäsiven Versagen im Probekörper, da die adhäsiven Kräfte stärker waren. Für drei Materialkombinationen wurden verschiedene Druckparameter variiert, um deren Einfluss auf die gemessenen Abzugskräfte zu ermitteln. Dabei stellte sich heraus, dass die größte Erhöhung der Haftung durch eine Temperaturerhöhung der Bauplattform erreicht werden kann. Auch für die anderen variierten Parameter konnte ein Einflussverhalten auf die erhaltene Haftung bestimmt werden.
Eine Korrelation der gemessenen Kräfte mit den Eigenschaften der Materialien war vor allem mit der Rauheit möglich. Denn das treppenstufenartige Verhalten der Rauheit spiegelt sich in den gemessenen Peelkräften der Abzugsversuche wider. Auch bei dem Anstieg der Haftung ist eine mögliche Ursache die zunehmende Oberfläche des Druckplattenmaterials. Im Gegensatz dazu konnte zwischen den gemessenen Oberflächenenergien und der Haftung keine Korrelationen ermittelt werden.
Die gesamten Forschungsergebnisse können einem umfangreichen Forschungsbericht entnommen werden, der per E-Mail an research@skz.de bestellt werden kann.
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