Thermische Analyse der Temperaturverteilung im additiven High-Speed Sintering Verfahren zur lokalen Optimierung von PA12-Bauteileigenschaften

Abstract

Diese Studie untersuchte die inhomogene Temperaturverteilung im Pulverbett beim High-Speed-Sintering (HSS)-Verfahren. Der Fokus lag auf der Analyse des thermischen Verhaltens mithilfe von Infrarot-(IR)-Thermographie, um die Temperaturverteilung innerhalb einzelner Schichten besser zu verstehen und zu homogenisieren. Zur gezielten Homogenisierung der Temperaturverteilung wurden sieben verschiedene Graustufen (GS1-GS7) als Werkzeug zur lokalen Steuerung des Energieeintrags eingesetzt. Thermische Analysen zeigten positions- und schichtabhängige Gradienten innerhalb der Baukammer, wobei zentrale Bereiche höhere Temperaturen als die Ränder aufwiesen. Mechanische Tests zeigten eine Abhängigkeit zwischen den GS und den Materialeigenschaften: GS3-Proben zeigten höhere Zugfestigkeit und geringere Streuung. Obwohl andere GS teilweise ähnliche Temperaturen erreichten, blieb dieses Ergebnis aus. Dunklere GS und höhere Temperaturen führten zu einer Vergrößerung der Bauteilabmessungen. Durch die gezielte Einbringung von GS, angepasst an die ermittelten Temperaturgradienten, konnten die Temperaturverteilung erfolgreich homogenisiert und die Bauteileigenschaften optimiert werden. Die Ergebnisse dienen als Grundlage für die Entwicklung einer Methode zur Homogenisierung thermischer Inhomogenitäten im HSS-Prozess.