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Prozessnahes Qualitätsmanagement beim Lasersintern von Polyamid 12

Die in dieser Arbeit vorgestellte Methodik zum prozessnahen Qualitätsmanagement dient der Kompensation von materialinduzierten Streuungen von Prozess- und Bauteileigenschaften als Grundlage zur qualitätsgesicherten Fertigung beim Lasersintern mit Polyamid 12. Streuungen, die in der Konsequenz merkliche Schwankungen der Bauteileigenschaften bewirken, werden in diesem Zusammenhang durch die starke Wechselwirkung zwischen Material und Prozess verursacht. Beim Lasersintern kommt es mit Bezug darauf insbesondere aufgrund der Prozessbedingungen zu Materialeigenschaftsveränderungen. Thermorheologische Untersuchungen an Polyamid 12 Kunststoffpulvern, die systematisch unter prozessnahen Bedingungen gealtert wurden, wiesen einen signifikanten Zusammenhang zwischen Eigenschaftsveränderungen und einem kombinierten Zeit- und Temperatureinfluss nach. Auf Basis dieser Erkenntnisse wurde ein Modell entwickelt, das die prozessbedingten Eigenschaftsveränderungen beschreibt. Das Modell wurde weiterhin unter Nutzung von Prozesswissen als Bestandteil einer modellbasierten Qualitätsregelung verwendet und die Wirkungsweise experimentell überprüft. Hierzu wurde auf einen Zusammenhang zwischen Prozesseigenschaften und Modellvorhersage zurückgegriffen und auf dieser Basis wurden Verarbeitungsgrenzen sowohl für den Prozess als auch für das verwendete Material definiert. Der Vergleich von Bauteileigenschaften für einen vorausberechneten Prozesszustand innerhalb und außerhalb dieser Verarbeitungsgrenzen wurde abschließend zur Bewertung der modellbasierten Qualitätsregelung herangezogen. Ein eindeutiger Nachweis mit Bezug auf die Wirksamkeit der entwickelten Methodik konnte allerdings nicht zwingend erbracht werden. Im Wesentlichen wurde dieses Resultat auf Unterschiede zwischen Modellvoraussage und Experiment zurückgeführt, die mit der Inhomogenität der Aufschmelzcharakteristik sowie des Sinterprozesses einer Pulverschüttung aus Neu- und Altpulver im Zusammenhang stehen und damit das Eigenschaftsprofil sowie die Streuungen generativ gefertigter Bauteile mitbestimmen.

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 Christoph Mielicki

Christoph Mielicki
Lehrstuhl für Konstruktion und Kunststoffmaschinen
Universität Duisburg-Essen

Informationen

Freie Schlagwörter: Qualitätsgesicherte Fertigung, Lasersintern, Polyamid 12, Alterung, Thermorheologie, Masterkurve, Materialmodell, Qualitätsregelung, Streuungsreduktion, Prozessrobustheit
Institut / Lehrstuhl: Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abteilung Maschinenbau und Verfahrenstechnik, der Universität Duisburg-Essen
Sprache: Deutsch
Fachgutachter: Prof. Dr.-Ing. Johannes Wortberg (Betreuer), Prof. Dr.-Ing. Gerd Witt
Erscheinungsjahr: 2014
Anbieter: Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik (WAK) / Kunststoffe.de

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