Ein Beitrag zur Erarbeitung von Fertigungsrichtlinien für das Kunststoff Freiformen

Das Kunststoff Freiformen ist ein additives Fertigungsverfahren, mit dem dreidimensionale Bauteile durch schichtweises Auftragen feiner, geschmolzener Kunststofftropfen hergestellt werden können. Die parameteroffene Maschinensteuerung des zugehörigen Maschinensystems ermöglicht den Einsatz neuartiger und eigener Werkstoffe. Hierfür muss jedoch im Vorfeld eine Materialqualifizierung durchgeführt werden, bei der die verarbeitungsrelevanten Prozessparameter optimiert werden. Eine grundlegende Prozessparameteroptimierung kann ebenfalls sinnvoll sein, wenn spezifische Bauteileigenschaften erzielt werden sollen. Die Voraussetzung für derartige Optimierungen sind ein umfassendes Prozessverständnis und die Kenntnis über die jeweiligen Einflussfaktoren sowie deren Wirkprinzipien.
Im Rahmen dieser Arbeit werden Fertigungsrandbedingungen analysiert, um darauf aufbauend ein grundlegendes Prozessverständnis zu entwickeln und Störgrößen zu identifizieren. Anschließend werden die mechanischen Bauteileigenschaften unter Berücksichtigung relevanter Einflussfaktoren untersucht und Optimierungsansätze aufgezeigt. Im Hinblick auf die geometrischen Bauteileigenschaften wird nach der Analyse des Schwindungsverhaltens eine optimierte Methode zur Bestimmung der Skalierungsfaktoren entwickelt, mit der eine höhere Maßhaltigkeit erreicht werden kann. Abschließend werden ein optimiertes Verfahren zur Durchführung der Materialqualifizierung und zusammenfassende Fertigungsrichtlinien zur gezielten Prozessparameteroptimierung eines Bauteils dargelegt.