Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Zerstörungsfreie Charakterisierung und Qualitätssicherung der Materialeigenschaften und Beständigkeit additiv gefertigter Kunststoffteile

Ausgangslage / Forschungsziel

Additive Fertigungsverfahren, die seit langem für die Herstellung von Prototypen zum Einsatz kommen, haben heute einen Reifegrad erreicht, der eine verstärkte Nutzung für die Produktion von Gebrauchsgütern und medizinischen Produkten ermöglicht. Wichtige Voraussetzungen dafür sind belastbare Erkenntnisse hinsichtlich der kurz- und langfristig erreichbaren Bauteilqualität und der Zusammenhänge zwischen Prozessparametern und Qualitätsmerkmalen.

Zur Charakterisierung des erzielten Eigenschaftsniveaus werden der dynamische Wärmetransport sowie der richtungsabhängige E-Modul mit zerstörungsfreien Prüfverfahren untersucht. Mit der Oberflächenstruktur ändert sich auch die Besiedelbarkeit mit Mikroorganismen. Bewitterungseinflüsse, Verschmutzungen in der Gebrauchsphase als auch Reinigungsregime sind daher weitere zu untersuchende Parameter.

Ziel des Projektes ist es, eine erste Datenbasis zu erstellen, mittels derer Hersteller, Vertreiber und Anwender generativ gefertigter Bauteile deren Einsatzmöglichkeiten besser beurteilen und dank innovativer Prüfmethoden auch absichern können.

Wirtschaftliche Bedeutung für KMU

Das Projekt erzeugt praxisorientierte Grundlagendaten, welche den qualitätsgesicherten Einsatz additiver Verfahren für serientaugliche Teile erlauben sollen. Es ermöglicht damit die fundierte Auswahl eines Verfahrens inkl. zugehöriger Prozessparameter und hilft den KMUs, Qualitätsrisiken zu vermeiden.

Beabsichtigte Umsetzung der angestrebten Forschungsergebnisse

Der direkte Transfer der Ergebnisse in die KMUs erfolgt durch den projektbegleitenden Ausschuss, Veröffentlichungen und themenbezogene Vorträge.

Ergebniszusammenfassung:

Ziel des Projekts war die Entwicklung von Verfahren und Strategien zur zerstörungsfreien Charakterisierung und Qualitätssicherung der Materialeigenschaften und Beständigkeit additiv gefertigter Kunststoffteile. Neben der Weiterentwicklung der zerstörungsfreien Prüfung, wurden zusätzlich zerstörende Zugprüfungen durchgeführt, da diese bisher die einzige Möglichkeit bieten, Größen wie den Elastizitätsmodul oder die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung zu bestimmen. Es war daher möglich, nicht nur die Auswirkungen der unterschiedlichen Fertigungsparameter auf diese Kenngrößen zu bestimmen, sondern auch noch den Effekt auf die Beständigkeit bei der beschleunigten Alterung. Ebenfalls wurden die Zugprüfungen mit einer Infrarot-Kamera begleitet, was zusätzliche Schlüsse über die Auswirkungen der beschleunigten Alterung, sowie über die Versagensmechanismen erlaubte.

Die über das Projekt ermittelten Methoden ermöglichen vielen Firmen, unter welchen auch viele KMU im Dienstleistungssektor existieren, Rückschlüsse auf deren gefertigte Qualität zu erhalten ohne zusätzliche Bauteile für die zerstörende Prüfung herstellen zu müssen. Vielmehr noch ermöglichen die unterschiedlichen Verfahren eine Überprüfung der Qualität der tatsächlich eingesetzten Bauteile.