Forum AM Wissenschaft I

DIENSTAG, 22. Juni 2021

Ort: CongressCenter, 3. OG, Raum Panoramasaal

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09:00 - 09:30
Check-In
09:30 - 09:45
Begrüßung Carl-Zeiss Saal
09:45 - 10:30

- Vorstellung des aktuellen Status der Additiven Fertigung bei Daimler Buses
- Präsentation von umgesetzten und bereits verbauten 3D - Druckteilen in unseren Fahrzeugen
- Veränderung der aktuellen Supply Chain durch 3D-Druck
- AM Big Picture Daimler Buses

Ralf Anderhofstadt und Janis Kretz | Daimler Truck AG / EvoBus GmbH - Daimler Buses

Ralf Anderhofstadt:
Ich bin aktuell Leiter unseres Center of Competence 3D-Printing Daimler Buses und zugleich Projektleiter unseres crossfunktionalen 3D-Druck-Projekts innerhalb der Daimler Truck AG. Parallel hierzu bin ich Mitglied im VDI Gremium FA105.5 Rechtliche Aspekte der additiven Fertigungsverfahren sowie Dozent und Trainer für additive Fertigungsverfahren. Zuvor war ich über 10 Jahre in diversen Einkaufstätigkeiten innerhalb Daimler Buses tätig.

Janis Kretz:
Juli 2019 - heute: Digital Supply Chain Manager Center of Competence 3D-Printing - Daimler Buses
März 2018 - Juli 2019: IT Solution Architect, EvoBus

10:30 - 11:00
Kaffeepause & Besuch der Ausstellung
11:00 - 14:30
Forum "Medizin-, Zahn- & Orthopädietechnik" im Panoramasaal
Session 1
14:30 - 15:00

Im pulverbettbasierten Schmelzen von Polymeren (PBF-LB/P, „Laser-Sintern“ (LS)) werden Bauteile durch schichtweises Aufschmelzen von Kunststoffmikropartikeln mittels Laser generiert. Der Prozess gestattet die Fertigung individualisierter Bauteile und bietet ein großes Maß an Designfreiheit, die Materialvielfalt ist jedoch auf wenige kommerziell verfügbare pulverförmige Ausgangsmaterialien beschränkt. Der größte Marktanteil an Strahlschmelzpulvern entfällt auf Polyamid 12. Neben der Erhöhung der Prozessrobustheit durch beispielsweise die Weiterentwicklung PA12-basierter Ausgangsmaterialien oder der Anlagentechnik, wird auch die Entwicklung neuartiger Pulverwerkstoffe, die neue Bauteileigenschaften ermöglichen werden, zur Erweiterung des Anwendungsbereichs LS-generierter Bauteile beitragen.

In diesem Beitrag werden die Möglichkeiten der Flüssig-Flüssig-Phasentrennung mit anschließender Fällung zur Herstellung von Polyamid 11 (PA11)-, Polyoxymethylen (POM)- sowie L-Polylactid (PLLA)-Strahlschmelzpulvern aufgezeigt. In diesem Prozess wird das Polymer bei erhöhter Temperatur in einem moderaten Lösemittel unter Nutzung eines Rührautoklaven gelöst; die Keimbildung und das Partikelwachstum werden durch Temperaturerniedrigung ausgelöst. Der Einfluss wesentlicher Prozessparameter im Fällungsprozess, u.a. Systemzusammensetzung, Rührbedingungen, Temperatur(-profil), auf die resultierenden Produkteigenschaften wird diskutiert, weiterhin wird die Kinetik der Keimbildung bzw. des Partikelwachstums betrachtet. Die Pulver werden den Anforderungen des PBF-LB/P-Prozesses entsprechend hinsichtlich ihrer Partikel- und Schüttguteigenschaften (Partikelgrößen(-verteilung), Form, Schüttgutdichte, Fließfähigkeit) sowie struktureller und thermischer Eigenschaften (u.a. Kristallinitätsgrad, „Sinterfenster“) umfassend charakterisiert. Schließlich wird die Prozessierbarkeit der erhaltenen Pulver durch Fertigung von Probekörpern bewertet.

Dr. Jochen Schmidt | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

 Dr. Jochen Schmidt is leader of the additive manufacturing group at the Institute of Particle Technology (LFG) of Friedrich-Alexander-Universität (FAU) Erlangen-Nürnberg. He studied chemistry at the Friedrich Schiller University Jena from 2000 to 2004. There, he also obtained his doctoral degree in Physical Chemistry in 2008.

His research focus is on the development of processes for production and functionalization of materials for Additive Manufacturing (AM), with an emphasis on novel particle systems for polymer powder bed fusion (PBF), and the characterization of AM materials. He is principal investigator in projects on production and characterization of AM powders being integrated into the Collaborative Research Center 814 "Additive Manufacturing“ (SFB814) established at FAU, respectively, the nationwide priority program SPP 2122 “Materials for Additive Manufacturing”.

15:00 - 15:30

Beim Selektiven Laserstrahlschmelzen von Kunststoffen vermindern hohe Prozesstemperaturen in Verbindung mit langen Verarbeitungszeiten und mechanischen Spannungen beim Pulverauftrag die Fließfähigkeit des nicht aufgeschmolzenen, als Stützstruktur dienenden Polyamid 12-Werkstoff. Dieser Rückgang kann durch Auffrischen mit Neupulver oder die Zugabe von Fließhilfsmitteln kompensiert werden.

In der vorliegenden Studie wird der Einfluss hydrophober pyrogener Kieselsäure als fließverbesserndes Additiv auf die Eigenschaften eingesetzter Pulver, deren Verarbeitbarkeit und resultierende Bauteileigenschaften untersucht. Eine geeignete Additivkonzentration zur Auffrischung wird durch die thermischen und schüttguttechnologischen Eigenschaften der verwendeten Pulver definiert. Die isotherme Kristallisationskinetik des Polymermaterials wird bei prozessnahen Temperaturen untersucht und dessen Schüttguteigenschaften werden durch Messung der Schüttdichte und des inneren Reibungswinkels der Pulver unter stationären Scherbedingungen in einem angepassten Rheometer-aufbau bestimmt. Des Weiteren werden Dichte, Porosität und mechanische Eigenschaften von Bauteilen, die aus neuem, gebrauchtem und aufgefrischtem Pulver hergestellt wurden, charakterisiert.

Eine Erhöhung der Schüttdichte, der Pulver-Fließfähigkeit und der isothermen Kristallisationsgeschwindigkeit kann innerhalb der untersuchten Additivkonzentrationen nachgewiesen werden. Durch die Verwendung von aufgefrischtem Pulver steigt die Bauteildichte, wohingegen die Maßhaltigkeit abnimmt. Basierend auf den Ergebnissen dieser Studie können Auffrischraten durch den Einsatz von fließverbessernden Additiven reduziert werden.

Andreas Jaksch | Sonderforschungsbereich 814 - Additive Fertigung, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Andreas Jaksch

15:30 - 16:00

Die eingeschränkte Materialvielfalt des Laser-Sinterns nimmt mit Polypropylen zu und erweitert die technischen Anwendungsbereiche. Ähnlich wie beim überwiegend im Laser-Sintern eingesetzten Polyamid 12 ist die Oberflächentopologie bei Polypropylen Bauteilen oftmals nicht ausreichend, da für technische Anwendungen zunehmend Oberflächenrauheiten auf Spritzgussniveau erforderlich sind. Neben der Reduzierung der Oberflächenrauheit durch chemische und mechanische Nachbehandlung besteht ein Bedarf an der Optimierung der mechanischen Eigenschaften. Nach dem heutigen Stand der Technik werden die laser-gesinterten Proben nach der Entnahme aus dem Pulverkuchen durch mechanisch-abrasives Strahlen gereinigt, woraus keine signifikante Reduktion der Rauheit resultiert. Hieran anschließend können weitere im Bereich der subtraktiven Nachbehandlung chemische und mechanische Nachbehandlungsschritte folgen. In den vorliegenden Untersuchungen werden für die chemische Nachbehandlung Polypropylen-Proben in 100 °C warmes Toluol für variierte Verweildauern eingetaucht. Hieraus ergibt sich eine erhebliche Reduktion der Rauheit bei konstanten Bauteilabmaßen. Die Variation der Parameter bei der mechanischen Nachbehandlung mittels Gleitschleifen wird die Oberflächenrauheit nicht beeinflusst. Die mechanischen Eigenschaften, wie die Zugfestigkeit und das E-Modul zeigen unabhängig vom gewählten Nachbehandlungsverfahren keine Veränderung. Die Bruchdehnung steigt mit der Eintauchzeit bei der chemischen Nachbehandlung deutlich an, wohingegen die mechanische Nachbearbeitung keinen Einfluss besitzt.

M.Eng. Livia Wiedau | Lehrstuhl Fertigungstechnik, Universität Duisburg-Essen

Seit 07/2017: Wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Universität Duisburg-Essen, Lehrstuhl Fertigungstechnik, Arbeitsgebiet "Additive Fertigungsverfahren - Kunststoffbereich", Untersuchung der Nachbehandlungsmöglichkeiten von laser gesinterten PA12 Bauteilen
04/2016 - 10/2016: Masterarbeit
10/2014 - 10/2016: Masterstudiengang Produktentwicklung an der Fachhochschule Aachen
03/2014 - 08/2014: Bachelorarbeit
09/2010 - 08/2014: Bachelorstudiengang Maschinenbau an der Fachhochschule Aachen

16:00 - 16:15
Kaffeepause & Besuch der Ausstellung
16:15 - 17:00

Panel Discussion "Nachhaltigkeit" im Raum Carl-Zeiss

17:00
Get-Together

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Mittwoch, 23. Juni 2021

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