3D-Strukturen

FFF-Druck

Generierte 3D-Strukturen (FFF-Druck)
© Fraunhofer IWS Dresden

Generierte 3D-Strukturen (FFF-Druck)

Durch die zur Verfügung stehenden leistungsstarken FFF-Drucker können hochkomplexe 3D-Strukturen aus Polymeren und Polymerkompositen in kürzester Zeit generiert werden. Diese Strukturen können mechanisch und strukturell (z. B. mittels Computertomographie) analysiert werden, um Defekte aufzuzeigen, die während des Druckens entstehen können. So kann eine Bauteilprüfung an den Herstellungsprozess angeschlossen werden, um Belastungsgrenzen der Bauteile festzustellen und Strukturfehler auszuschließen. Das IWS arbeitet seit 1997 nach DIN-ISO 9001 Standards, die eine hohe Prozess- und Dienstleistungsqualität garantieren.

Dispens-Druck

Dispenserdrucken von Strukturen aus PEDOT:PSS und Silber
© Fraunhofer IWS Dresden

Dispenserdrucken von Strukturen aus PEDOT:PSS und Silber

Beim 3D-Dispenser-Druck wird ein pastenförmiger Werkstoff computergesteuert nach vorgegebenen Maßen und Formen (CAD) durch eine Kanüle auf ein Substrat aufgebracht. Das aufgebrachte Material wird getrocknet und nach Bedarf gesintert. Beim Sintern kommen vorrangig Laser unterschiedlicher Wellenlänge zum Einsatz, um die eingebrachte Energie material- und bauteilangepasst zu regeln. Typische Werkstoffe sind Metalle, Halbleiter, Kunststoffe, Keramiken und Komposite. Durch simultanen Einsatz mehrerer Druckköpfe ist die Erstellung von funktionsangepassten Bauteilen aus unterschiedlichen Materialien möglich.

Diese Strukturen können mechanisch und strukturell (z. B. mittels Computertomographie) analysiert werden, um Defekte aufzuzeigen, die während des Druckens entstehen können. So kann eine Bauteilprüfung an den Herstellungsprozess angeschlossen werden, um Belastungsgrenzen der Bauteile festzustellen und Strukturfehler auszuschließen. Das IWS arbeitet seit 1997 nach DIN-ISO 9001 Standards, die eine hohe Prozess- und Dienstleistungsqualität garantieren.

Pastenentwicklung für 3D-Druck

Rheometer zur Charakterisierung von Pasten und Tinten
© Fraunhofer IWS Dresden

Rheometer zur Charakterisierung von Pasten und Tinten

Zur erfolgreichen Herstellung von 3D-Strukturen, ist zunächst die Entwicklung stabiler und rheologisch optimierter Pasten notwendig. Die Gruppe Drucken verfügt über weitreichende Erfahrungen in der Partikeldispergierung, Kompositpastenherstellung und Pastencharakterisierung. Es können metallische, halbmetallische und keramischen Mikro- und Nanomaterialien in verschiedene druckbare Bindersysteme eingebracht werden und gegebenenfalls Additive zur Optimierung der rheologischen Eigenschaften hinzugefügt werden.

Wichtige Parameter für die Pastenentwicklung sind u.a. die Partikelgröße, -art und -konzentration, die Wahl des Bindersystems, das Dispergierverfahren sowie die Fließeigenschaften der Pasten. Oftmals reicht zur Bestimmung der Eignung einer Paste für den Druck bzw. 3D-Druck die Angabe einer Viskosität nicht aus, da für Druckprozesse Eigenschaften wie Scherverdünnung, die Höhe der Nullviskosität sowie Kenntnisse über das thixotrope Verhalten ebenfalls wichtig sind.