Quellen Anisotropen Materialverhaltens im Fused Filament Fabrication Prozess

Der FFF-Fertigungsprozess resultiert typischer Weise in anisotropen und „schlechteren“ mechanischen Eigenschaften als denen spritzgegossener Teile aus identischem Material. Die Ursache für dieses Verhalten ist auf die Prozessinduzierte Mikrostruktur zurück zu führen. So sind die individuellen Polymerstränge im Bauteil eindeutig zu erkennen. Dies geht mit regelmäßig orientierten Hohlräumen einher, welche die Gesamtsteifigkeit des Materials reduzieren. Darüber hinaus bilden sich in den Kontaktbereichen, den sogenannten Interfaces, zwischen den einzelnen Polymersträngen mechanische Eigenschaften aus, welche sich signifikant von denen des Basismaterials unterscheiden. Darüber hinaus hängt die Ausprägung der Interface-Eigenschaften massgeblich von den Temperaturgeschichte während des Druckprozesses ab.

Aufgrund der durch den Druckprozess definierten Orientierung der Hohlräume und Interfaces entstehen so anisotrope mechanische Eigenschaften in der gedruckten Gesamtstruktur.

Im Rahmen dieses Projektes werden durch gezielte Variation der Prozessparameter Interfaces mit unterschiedlicher Temperaturgeschichte und unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften hergestellt. Die Temperaturgeschichte, sowie die mechanischen Eigenschaften werden mit diversen Prüfmethoden charakterisiert mit dem finalen Ziel eine mathematische Beziehung zwischen der Temperaturgeschichte und den entstandenen mechanischen Eigenschaften aufzustellen.