Analyse des Graustufendrucks zur lokalen Einstellung der Materialeigenschaften von PA12 und zur Homogenisierung der Temperaturverteilung beim additiven High Speed Sintering Verfahren

Abstract

Das High Speed Sintering ist ein pulverbasiertes additives Fertigungsverfahren. Durch die Nutzung eines Tintenstrahldruckers mit infrarotstrahlen-absorbierender Tinte ist es möglich in Graustufen zu drucken. Diese wurden einerseits analysiert, um deren Einfluss auf die mechanischen und strukturellen Eigenschaften von PA12 zu ermitteln. Andererseits sollten durch Thermografie identifizierte Hotspots und Temperaturgradienten mittels gezielter Graustufenimplementierung kompensiert werden, um durch eine homogenere Temperaturverteilung thermisch bedingte Deformationen zu reduzieren. Die mechanische und strukturelle Analyse von insgesamt sieben Graustufen ergibt für die Graustufen 2 – 5 die höchsten Werte in Bezug auf Zugfestigkeit, E-Modul und Bruchdehnung. Der ermittelte Masseanstieg bei dunklerer Graustufe wird nicht durch steigende Dichte, sondern durch einen Volumenzuwachs erklärt. Die Thermografie zeigt Temperaturgradienten von den Bauraumwänden zum Zentrum hin, die sich auch auf die Maßhaltigkeit auswirken, was mittels 3D-Scan quantitativ festgehalten wird. Das inhomogene Temperaturverhalten von in y-Richtung positionierten, einfarbigen Bauteilen wurde durch gezielte Graustufenimplementierung homogenisiert. Die gemittelten Resultate der manipulierten Bauteile übersteigen in Bezug auf mechanische und optische Eigenschaften die aller einfarbigen Bauteile.