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Modelling of Bond Formation during Overprinting of PEEK Laminates

Hümbert, Simon und Meth, Jonas und Fricke, Daniel und Voggenreiter, Heinz (2024) Modelling of Bond Formation during Overprinting of PEEK Laminates. Materials, 17 (17). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/ma17174399. ISSN 1996-1944.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
8MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/1996-1944/17/17/4399

Kurzfassung

The rapid technological progress of large-scale CNC (computer numerical control) systems for Screw Extrusion Additive Manufacturing (SEAM) has made the overprinting of composite laminates a much-discussed topic. It offers the potential to efficiently produce functionalised high-performance structures. However, bonding the 3D-printed structure to the laminate has proven to be a critical point. In particular, the bonding mechanisms must be precisely understood and controlled to ensure in situ bonding. This work investigates the applicability of healing models from 3D printing to the overprinting of thermoplastic laminates using semi-crystalline, high-performance material like PEEK (polyether ether ketone). For this purpose, a simulation methodology for predicting the bonding behaviour is developed and tested using experimental data from a previous study. The simulation consists of a transient heat analysis and a diffusion healing model. Using this model, a qualitative prediction of the bond strength could be made by considering the influence of wetting. It was shown that the thermal history of the interface and, in particular, the tolerance of the deposition of the first layer are decisive for in situ bonding. The results show basic requirements for future process and component developments and should further advance the maturation of overprinting.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/206260/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Modelling of Bond Formation during Overprinting of PEEK Laminates
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hümbert, Simonsimon.huembert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1476-8427170066597
Meth, JonasNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fricke, Danieldaniel.fricke (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-4191-8105170066598
Voggenreiter, HeinzHeinz.Voggenreiter (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:6 November 2024
Erschienen in:Materials
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:17
DOI:10.3390/ma17174399
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:1996-1944
Status:veröffentlicht
Stichwörter:additive manufacturing; FFF; material extrusion; overprinting; PEEK; thermoplastic composites; in situ bonding; thermal simulation; Diffusion bonding
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Strukturwerkstoffe und Bauweisen
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie > Bauteilgestaltung und Fertigungstechnologien
Hinterlegt von: Hümbert, Simon
Hinterlegt am:22 Okt 2024 15:00
Letzte Änderung:07 Nov 2024 08:54

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