#Additive Fertigung #Roboter #Kristallisationskinetik

Hintergrund:

Das Leichtbauwesen hat sich in den meisten Branchen als essentieller Bestandteil der Konstruktion und Produktion von Bauteilen etabliert. Durch die Anwendung leichtbautypischer Konzepte lassen sich deutliche Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften erzielen, während gleichzeitig das Gewicht und die Kosten der Bauteile reduziert werden. Um diese Konzepte umzusetzen, werden kontinuierlich neue Fertigungsverfahren entwickelt.

Ein herausragendes Beispiel hierfür ist die additive Fertigung, die als industrielle Revolution des letzten Jahrzehnts gilt. Dank ihrer Vielseitigkeit ermöglicht sie die flexible Herstellung komplexer Bauteilgeometrien. Eine der bekanntesten Methoden der additiven Fertigung ist die Materialextrusion (MEX), die sowohl für klein-, mittel- als auch großskalige Bauteile eingesetzt wird. Auf mikrostruktureller Ebene treten bei großskaligem 3D-Druck, insbesondere bei teilkristallinen Thermoplasten, Prozesse auf, die die Eigenschaften des Endprodukts maßgeblich beeinflussen können. Hierzu fallen u.A. die kristallinen Prozesse auf Materialebene.

In dieser Studienarbeit steht die Visualisierung der entstehenden kristallinen Strukturen des verwendeten Materials im Fokus. Es soll ein Polarisationsmikroskop (POM) zu Darstellung genutzt und ein geeignetes Verfahren zur Probenpräparation entwickelt werden. Das Hauptziel besteht in der optischen Analyse der kristallinen Strukturen an unterschiedlichen Auswertestellen im erzeugten Produkt.

Aufgabenstellung:

Im Rahmen dieser Studienarbeit liegt der Fokus auf der einhergehenden Analyse der kristallinen Strukturen von Bauteilen, die durch das großskalige MEX-Verfahren entstehen. Das Hauptziel besteht darin, ein zuverlässiges und reproduzierbares Verfahren zur Probenpräparation für das POM zu entwickeln.

Als Ausgangspunkt für die Analyse dienen aufgeschmolzene Proben, bei denen durch gezielte Abkühlraten bestimmte Kristallisationsprozesse gezielt eingestellt werden können. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen anschließend effektiv genutzt werden, um die kristallinen Strukturen an verschiedenen Stellen innerhalb eines gefertigten Bauteils zu analysieren.

Ziel ist es, daraus wertvolle Informationen über die Kristallisationskinetiken zu gewinnen und mögliche Zusammenhänge zu identifizieren.

Arbeitsumfang:

1. Einarbeitung in die Theorie und Literaturrecherche (bspw. Additive Fertigung und Kristallisationskinetik),
2. Probenerzeugung mit verschienden Abkühlraten für die Werkstoffe PA6 und PA6 wt%40 CF,
3. Entwicklung eines reproduzierbaren Verfahrens zur Probenpräparation,
4. Analyse der kristallinen Strukturen eines gefertigten Bauteils und
5. Gewinnung von Rückschlüssen und Identifikation von Zusammenhängen der Kristallisationskinetik.