Prozesse
In enger Verzahnung mit der Materialentwicklung werden im Bereich der Prozessentwicklung die Herstellung von Bauteilen aus Kunststoff, Keramik, Metall sowie Funktionskompositen über unterschiedliche Methoden realisiert. Dabei steht die Erweiterung der ursprünglichen verfahrensspezifischen Werkstoffe auf bisher nicht genutzte Fertigungsverfahren oder Bauteildimensionen im Vordergrund.
So konnte in der Vergangenheit sehr erfolgreich das Kunststoffspritzgießen in Richtung der Abformung von Bauteilen mit einer Präzision im µm-Bereich weiterentwickelt werden. Durch eine kombinierte Material- und Prozessentwicklung wurde das Pulverspritzgießen ebenfalls zur Darstellung von Bauteilen aus Keramik bzw. Metall mit strukturellen Details im µm-Bereich ertüchtigt. Basierend auf diesen umfangreichen Kenntnissen wurde das ursprünglich für den 3D-Druck von Kunststoffen entwickelte FFF zur Herstellung von dichten keramischen und metallischen Bauteilen weiterentwickelt.
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Die Kombination von neuen Materialien mit etablierten 3D-Druck-Verfahren bedingt je nach gewählter Methode im günstigsten Fall „nur“ eine umfangreiche und somit effiziente Anpassung der 3D-Druck-Parameter. Häufig wird jedoch die Etablierung einer neuen Prozesskette mit mehreren individuellen Verfahrensschritten notwendig, welche einzeln, aber auch im Kontext der finalen Bauteilqualität entwickelt und optimiert werden müssen.
Derzeit werden folgende Arbeitsschwerpunkte verfolgt:
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Das etablierte Replikationsverfahren Spritzgießen wird in zwei Richtungen weiterentwickelt. Zum einen werden Bauteile unterschiedlicher Größe (submillimeter bis dezimeter) und strukturellen Details im ein- bis zweistelligen µm-Bereich aus nahezu allen kommerziell verfügbaren Thermoplasten nach bauteilspezifischer Prozessparameteroptimierung realisiert. Zum anderen werden die gewonnenen Erkenntnisse auf den Pulverspritzguss keramischer und metallischer Bauteile übertragen. Dazu sind umfangreiche Formmassenneuentwicklungen notwendig, um abschließend dichte und maßhaltige Bauteile unterschiedlicher Größe zu erhalten.
Begleitet werden beide Forschungsrichtungen durch eine umfangreiche Spritzgießsimulation in enger Kooperation mit einem Anbieter kommerzieller Software zur Ermittlung geeigneter Abformparameter.
Derzeit werden folgende Arbeitsschwerpunkte verfolgt: