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Vortrag

WEB Düsentechnologie in der Fused Filament Fabrication

Freitag (15.05.2020)
09:40 - 09:55 Uhr Raum 1
Bestandteil von:


Die Fused Filament Fabrication wird zunehmend für funktionale Bauteile im industriellen Umfeld eingesetzt. Sie zeichnet sich durch geringe Anlagenkosten und eine sehr große Materialvielfalt aus. Die Anlagen werden von unzähligen Herstellern angeboten, basieren im Prinzip aber auf den gleichen Grundsätzen. Ein thermoplastischer Draht (Filament) wird gefördert, aufgeschmolzen und in Strängen schichtweise anhand von computergesteuerten Fahrwegen zu einem Bauteil geformt. Die Kinematik ähnelt konventionellen CNC-Maschinen, sodass auf ein großes Wissen zurückgegriffen werden kann. Dies trifft für die Drahtförderung und das Extrusionsystem nicht zu. Aus diesem Grund werden am Institut für Druckmaschinen und Druckverfahren der Technischen Universität Darmstadt Grundlagenuntersuchungen zu ebenjenen Komponenten durchgeführt und deren Eigenschaften charakterisiert.

Ein entscheidendes Bauteil des Extrusionssystems ist die Düse, die geometrisch den Durchmessersprung vom Filament zum Strangdurchmesser definiert. Die Düse besteht typischerweise aus einem Kanal, einer konischen Zone und einer Kapillare. Die Düse beeinflusst die zur Extrusion notwendige Kraft und die Strangaufweitung hinter der Düse. Beide Parameter resultieren aus den rheologischen Eigenschaften der Kunststoffschmelze (Strukturviskosität / entropie-elastisches Verhalten). Bisher beschreiben die analytischen Modelle die Kräfte im Aufschmelzsystem nur unzureichend, sodass empirische Messungen notwendig sind.

Dazu wurden Düsen hinsichtlich des Materials und der Geometrie untersucht. Die Materialvergleiche wurden mit kommerziellen Düsen durchgeführt. Zur Variation des Winkels der konischen Zone und der Kapillarlänge wurden eigene Düsen angefertigt. Die Ergebnisse geben einen Überblick über die Zielkonflikte beim Design von Düsen. Zusätzlich zu den eigenen Ergebnissen werden Ergebnisse aus dem Stand der Technik präsentiert und Handlungsempfehlungen zur Verwendung von Düsen in der Fused Filament Fabrication gegeben.

Sprecher/Referent:
Vinzenz Nienhaus
Technische Universität Darmstadt
Weitere Autoren/Referenten:
  • Kevin Smith
    Technische Universität Darmstadt
  • Dieter Spiehl
    Technische Universität Darmstadt
  • Daniel Laumann
    Technische Universität Darmstadt
  • Jakob Feldmann
    Technische Universität Darmstadt
  • Edgar Dörsam
    Technische Universität Darmstadt

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Präsentation Präsentation zum Vortrag "Düsentechnologie in der Fused Filament Fabrication" von Vinzenz Nienhaus, IDD TU Darmstadt. 1 MB Download