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Vortrag

WEB Optimierung der Fertigungsstrategie zur Verbesserung der Bauteileigenschaften im FFF-Verfahren

Freitag (15.05.2020)
09:25 - 09:40 Uhr Raum 1
Bestandteil von:


Fused Filament Fabrication (FFF) oder auch Fused Layer Manufacturing (FLM) ist eines der am weitesten verbreiteten additiven Fertigungsverfahren. Es zeichnet sich durch geringe Kosten, einfache Prozesstechnik und große Materialauswahl aus. Durch den schichtweisen Aufbau und das Fügen einzelner Kunststoffstränge besitzen Bauteile, die in diesem Verfahren hergestellt werden, ein stark anisotropes Verhalten. Die Verbindungen zwischen den Schichten und zwischen den Strängen bilden dabei die Schwachstellen.

Zur Verbesserung der Anisotropie wurde die Strangablagestrategie innerhalb einer Schicht angepasst. Zugrunde liegt die Überlegung, durch einen höheren Fügedruck und die Reduzierung von inneren Kerben, die Verbindung zwischen den einzeln abgelegten Thermoplaststrängen in und zwischen den Schichten zu verbessern und damit die mechanischen Eigenschaften des Bauteils.

Bei der neuen Fertigungsstrategie werden zwei Stränge mit einer Strangweite Abstand zueinander abgelegt. Anschließend wird der Zwischenraum zwischen den bestehenden Strängen gefüllt. Durch die Begrenzung der zuvor abgelegten Schicht nach unten, den Strängen zur Seite und der Düse nach oben wird ein höherer Fügedruck erreicht.

Probekörper, die mit der neuen Fertigungsstrategie hergestellt wurden, werden mit Probekörpern, die konventionell gefertigt wurden, qualitativ verglichen und auf ihre mechanischen Eigenschaften hin überprüft. Es wird gezeigt, dass die inneren Kerben reduziert werden und der Fügedruck im Prozess erhöht wird.

Durch verschiedene mechanische Prüfungen, wie Kerbschlagbiegeprüfung und Vierpunktbiegeprüfung, wird eine Steigerung der Festigkeit nachgewiesen. Der größte positive Einfluss zeigt sich bei der Vierpunktbiegeprüfung. Die maximale Biegefestigkeit wird um bis zu 50% gegenüber den konventionell gefertigten Proben gesteigert. Die Anisotropie im Bauteil wird reduziert.

Die Anpassung der Fertigungsstrategie ist von der Hardware unabhängig und kann grundsätzlich auf alle FFF-Anlagen übertragen werden, die eine freie Wahl des Slicers zulassen.

Sprecher/Referent:
Birk Schefczik
Hochschule Darmstadt
Weitere Autoren/Referenten:
  • René Helker
    Hochschule Darmstadt
  • Dr.-Ing. Jens Butzke
    Hochschule Darmstadt
  • Prof. Dr. Roger Weinlein
    Hochschule Darmstadt

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