Untersuchung des Einflusses der Prozesstemperaturen beim 3D-Druck (FFF) auf die Materialeigenschaften von PEEK (Bachelorarbeit)

Kurzfassung

Mit dem Ziel eine Infrastruktur für Satellitenkonstellationen aufzubauen, werden im Projekt IRAS (Integrated Research Platform for Affordable Satellites) Entwicklungsmethoden für kostengünstige Satellitenstrukturen untersucht. Das DLR Institut für Bauweisen- und Strukturtechnologie in Stuttgart befasst sich dabei mit neuen Produktionstechnologien und insbesondere der additiven Fertigung. Diese Arbeit beschäftigt sich im Rahmen des Projekts IRAS mit der Untersuchung des Einflusses der Prozesstemperaturen beim 3D-Druck (Fused-Filament-Fabrication) von PEEK auf dessen Materialeigenschaften. PEEK ist ein Hochleistungsthermoplast mit sehr guten mechanischen Eigenschaften sowie chemischer Beständigkeit, der für Raumfahrtanwendungen geeignet ist. Mit unterschiedlichen Prozesstemperaturen (Düsen-, Bauraum- und Plattentemperatur) werden Proben gedruckt und diese auf ihre Materialeigenschaften untersucht. Die ausgewählten Düsentemperaturen liegen dabei im Bereich 426 °C - 450 °C und die Bauraum- und Plattentemperaturen im Bereich 150 °C - 260 °C und 160 °C - 270 °C. Besonders interessant sind die Auswirkungen auf Steifigkeit, Festigkeit, Kristallinität und Schichtverbund. Diese werden mithilfe von Zugversuch, thermischer Analyse und Lichtmikroskopie bestimmt. Zusätzlich gibt es Vorversuche, mit denen Druckertemperaturen und die Kennwerte des Filaments bestimmt werden. Die Auswertung führt zu unterschiedlichen Materialkennwerten (Steifigkeit und Festigkeit) abhängig von der Prozesstemperatur. Innerhalb des getesteten Temperaturbereichs steigen die Materialkennwerte bei Erhöhung der Prozesstemperaturen, sodass die höchsten Werte bei hohen Platten-, Bauraum- und Düsentemperaturen erzielt werden.