Lasersintern (LS) mit Kunststoffen
Technologie, Prozesse und Werkstoffe
- 2023
- Buch
- 2. Auflage
- Verfasst von
- Manfred Schmid
- Verlag
- Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG
Über dieses Buch
Pulverbettbasierte additive Fertigung mit Polymeren (PBF-P) besitzt eine Sonderstellung in der Welt des 3D-Drucks. Zum einen erfolgt die Fertigung der Bauteile ohne Stützstrukturen, und zum anderen ist das Eigenschaftsprofil der Bauteile ähnlich dem von Serienbauteilen, wie sie auch aus dem Spritzguss bekannt sind, mit jedoch deutlichen Vorteilen bei der Bauteilkomplexität. Beim Lasersintern (LS) erfolgt die Verschmelzung einzelner Bauteilschichten mithilfe geeigneter Laserstrahlung. LS-Bauteile haben sich in den letzten Jahren einen breiten Einsatz in industriellen Anwendungen erobert, sodass man heute schon von einer etablierten Technologie sprechen kann. Dennoch sind für LS zukünftig noch viele Hürden zu überwinden, um sich vom Status der Nischentechnologie zu befreien. Materialvielfalt und industriekonforme, qualitätssichernde Maßnahmen sind hier als Herausforderungen zu nennen. Die zweite Auflage dieses Buchs beleuchtet dafür den aktuellen Stand der Technik bezüglich Maschinentechnologie und Prozessablauf sowie speziell die Anforderungen an die eingesetzten Werkstoffe. Darüber hinaus werden folgende Themen vorgestellt: Implementierung von LS in industrielle Prozessketten Stand der internationalen Normung Neuerungen im Bereich LS-Materialien Eigenschaften von LS-Bauteilen ausgewählte Anwendungsbeispiele Die zweite Auflage ist durchgehend aktualisiert, insbesondere die Material- und Maschinenangaben wurden umfassend überarbeitet.
Inhaltsverzeichnis
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Frontmatter
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1. Einführung
Manfred SchmidZusammenfassungAls Fertigung oder auch als Produktion wird der Prozess bezeichnet, bei dem Teile, Güter oder Waren, allgemein Produkte genannt, hergestellt werden. Im Fertigungsprozess werden diese Produkte aus anderen Teilen (Halbzeug) erhalten oder aus Rohmaterialien geschaffen. Die Fertigung kann manuell, maschinell oder auch in gemischten, hybriden Prozessen erfolgen. Die verschiedenen Produktionstechnologien werden im Fachgebiet der Fertigungstechnik behandelt [1]. -
2. Lasersintertechnologie
Manfred SchmidZusammenfassungDas LS-Verfahren lässt sich schematisch wie in Bild 2.1 gezeigt beschreiben. Kunststoffpulver aus einem Vorratsbehälter wird sukzessive in dünnen Schichten (meist 100 µm) auf ein Baufeld appliziert und mithilfe einer Oberflächenheizung auf eine gewünschte Prozesstemperatur eingestellt. Anschließend wird durch exakte Positionierung von Ablenkspiegeln in einem Laserscanmodul und durch Ein- und Ausschalten eines CO2-Lasers die zu einem Bauteil gehörende Schichtinformation in die frisch applizierte Pulverschicht durch Schmelzen „eingeschrieben“. -
3. Lasersinterprozess
Manfred SchmidZusammenfassungDas Kernstück jeder Produktionstechnologie ist die eigentliche Herstellung von Bauteilen (Bauprozess). An der Qualität und dem Nutzen der erzeugten Bauteile wird ein Produktionsprozess gemessen. So auch beim Lasersintern (LS). Nur wenn es mit dem LS-Verfahren gelingt, Bauteile zu generieren, welche den Qualitätsanforderungen der Kunden gerecht werden, wird ein Herstellungsverfahren vom Markt akzeptiert. -
4. Lasersinterwerkstoffe: Polymereigenschaften
Manfred SchmidZusammenfassungIn der Kunststofftechnik unterscheidet man zwischen Thermoplasten, Elastomeren und Duroplasten [1]. Dies gibt zum einen Auskunft darüber, wie sich die Polymersysteme verarbeiten lassen, und zum anderen über die Grundeigenschaften des jeweiligen Materials. -
5. Lasersinterwerkstoffe: Polymerpulver
Manfred SchmidZusammenfassungDie Verwendung von Polymerpulvern in der Kunststofftechnik ist weitverbreitet [1]. Besonders im Bereich der industriellen Pulverlacke werden jährlich Tausende Tonnen Polymerpulver nahezu aller Kunststoffarten verarbeitet. Anwendungen im Bereich elektronischer Bauteile, Haushalt, Möbel, Fahrzeuge, Bau- und Transportbereich sowie Architektur sind wichtige Einsatzgebiete für Pulverlacke [2]. -
6. Lasersinterwerkstoffe: kommerzielle Materialien
Manfred SchmidZusammenfassungNach den Basisentwicklungen zur LS-Technologie an der Universität Austin in den 1980er-Jahren war die Lizenzierung der Technologie an die Firma DeskTop Manufactoring (DTM) ein erster Schritt zur Kommerzialisierung. Bereits 1989 stieg die Firma B. F. Goodrich (USA) in das junge Unternehmen ein und begann mit fundierten Materialentwicklungen für den LS-Einsatz. In einem der ersten Business Statements von 1990 findet sich zur Strategie der Firma DTM folgendes Statement (Autor: Kent L. Nutt):DTM believes the combination of LS technology and the materials development expertise of B. F. Goodrich will position the company for rapid growth in the DeskTop Manufacturing industry. -
7. Lasersinterbauteile
Manfred SchmidZusammenfassungWie bereits in der Einleitung angesprochen, befinden sich einige 3-D-Druck- oder additive Verfahren wie das selektive Lasersintern (LS) auf dem Weg zur Serienfertigung, also zur Herstellung von Funktions- und/oder Serienteilen. Wobei eine Serie bei AM-Verfahren durchaus auch die Losgröße ein Teil bedeuten kann. -
Backmatter
- Titel
- Lasersintern (LS) mit Kunststoffen
- Verfasst von
-
Manfred Schmid
- Copyright-Jahr
- 2023
- Verlag
- Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG
- Electronic ISBN
- 978-3-446-47013-2
- DOI
- https://doi.org/10.1007/978-3-446-47013-2
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