Advanced Structured Materials

Die additive Fertigung bietet einzigartige M?glichkeiten zur Herstellung komplexer Bauteile, die mit herk?mmlichen Fertigungsverfahren nicht oder nur sehr schwer zu realisieren sind. Das Potenzial der additiven Fertigung von Aluminiumlegierungen ist im Bereich des Prototyping bereits erkannt, birgt aber noch Potenzial in Bezug auf die Optimierung der verwendeten Materialien und vor allem in der Massenproduktion. Durch das gro?e Wachstum in verschiedenen Anwendungsbereichen werden die strukturmechanischen Eigenschaften immer wichtiger. Die Auspr?gung von Anisotropien, Vorzugsrichtungen und Schwachstellen im Gef¨¹ge variiert mit dem betrachteten Material, und v?llig gegens?tzliche Verhaltensmuster sind keine Seltenheit. Daher wird es immer wichtiger, genaue Kenntnisse ¨¹ber die mechanischen Eigenschaften von additiv gefertigten Bauteilen zu gewinnen. Ein Ziel meiner Forschung ist es, einen ?berblick ¨¹ber die mechanischen Eigenschaften der additiv gefertigten Legierung AlSi10Mg zu geben. Insbesondere wird der Einfluss verschiedener W?rmebehandlungen und die Ausrichtung der Bauteile in der gebauten Umgebung untersucht. AlSi10Mg ist die am h?ufigsten verwendete Legierung f¨¹r das selektive Laserschmelzen, gefolgt von AlSi12. Beide Legierungen sind nicht f¨¹r die additive Fertigung optimiert, da sie f¨¹r den Guss entwickelt und optimiert wurden. Ein weiteres Ziel meiner Forschung ist es daher, eine Legierung zu entwickeln, die f¨¹r die additive Fertigung optimiert ist. Die AlSi-Legierung wird ohne Legierungselemente entwickelt, da diese in den derzeit verwendeten Aluminiumlegierungen enthalten sind, die f¨¹r Gussverfahren optimiert wurden. Anschlie?end wird das additive Fertigungsverfahren mit integrierter W?rmebehandlung unter Verwendung der neuartigen AlSi-Legierung entwickelt und optimiert.

Forscher: Enes Sert (M.Eng.)

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines biologisch abbaubaren, antimikrobiellen Polymerpulvers auf der Grundlage von wiederaufbereitetem Ausschusspulver PA12 aus dem selektiven Lasersinterverfahren. Das Pulver soll anschlie?end wieder f¨¹r die Herstellung von Bauteilen im selektiven Lasersinterverfahren verwendet werden. Das daf¨¹r geeignete Polymerpulver sollte neben antiviralen Eigenschaften auch Thermostabilit?t, Farbechtheit und UV-Vertr?glichkeit aufweisen. Bisher sind auf dem Markt nur Pulver auf PLA-Basis mit Nanokupferzus?tzen erh?ltlich, die deutlich teurer sind als herk?mmliche Kunststoffpulver. Da PLA nur in industriellen Kompostieranlagen abbaubar ist und einen gro?en CO2-Fu?abdruck hat, soll hier eine alternative Basis (PA12) gefunden werden. Derzeitig am Markt verf¨¹gbares Kunststoffgranulat mit den gew¨¹nschten Eigenschaften kostet ¨¹ber 90 €/kg und damit fast dreimal so viel wie herk?mmliches PLA-Pulver. Zur Realisierung des Projektes soll ein Recycling-Kreislauf entwickelt werden, in dem das thermisch belastete Grundpolymer PA12 wiederaufbereitet und anschlie?end mit geeigneten Additiven wie Titanoxid (TiO2) versetzt wird. Durch den Einsatz der neuen Materialien kann sowohl ein ?kologischer als auch ein ?konomischer Fortschritt erzielt werden, Fortschritte erzielt werden, da auf teure, nicht biologisch abbaubare Materialien verzichtet wird.

Neben der Integration verschiedener Zusatzstoffe, wie TiO2, um die gew¨¹nschten Eigenschaften zu erhalten, besteht ein weiterer Teil dieses Projekts in der Entwicklung einer geeigneten Recyclingtechnologie f¨¹r das beim selektiven Lasersintern anfallende Ausschusspulver. Bislang ist eine vollst?ndige Wiederverwendung des ungesinterten Restpulvers nicht m?glich, da das Material w?hrend des Bauprozesses einem thermischen Abbau unterliegt.

Forscher: Philippe du Maire (M.Eng.)