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Additive Fertigung
Schweißen
Spritzgießen
Colorist

Schweißen von Laser-gesinterten thermoplastischen Kunststoffformteilen

Ein neues Forschungsprojekt soll verbesserte Erkenntnisse über das Schweißverhalten von Laser-gesinterten Materialien bzw. Bauteilen generieren.

In den vergangenen Jahren haben additive Fertigungsverfahren wie das selektive Laser-Sintern (SLS) eine rasante Entwicklung und Marktwachstum erlebt. Durch die stetige Optimierung sind heute bereits Produktlösungen wie Operationshilfen, Otoplastiken oder Ventile realisierbar und gehen über die Funktion als reine Anschauungsobjekte für Designstudien oder Produktentwicklung hinaus. Beim SLS werden Bauteile mittels pulverförmiger Ausgangswerkstoffe unter Strahleinwirkung schichtweise aufgebaut. Im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren wie Spritzgießen kann bspw. auf Form­schrägen verzichtet oder Mehrkomponententeile können aus einem Teil gefertigt werden. Dennoch gibt es auch bei additiven Fertigungsverfahren Konstruktionen, bei denen Bauteile mit anderen Komponenten verbunden werden müssen.

Zum Verbinden konventioneller Kunststoffteile kommen Verfahren wie z.B. das Ultraschallschweißen und das Heizelementstumpfschweißen zum Einsatz. Es stellt sich nun zunehmend die Frage, ob additiv gefertigte Bauteile eine vergleichbare Schweißbarkeit wie durch Spritzguss gefertigte Bauteile aufweisen. Die Auswirkungen der anisotropen Eigenschaften infolge der Schichtbauweise auf eine mögliche Schweißkonstruktion sind bislang jedoch unerforscht.

Ziel eines Forschungsvorhabens am SKZ ist es, Erkenntnisse über das Schweißverhalten von Laser-gesinterten (SLS) Materialien bzw. Bauteilen zu erarbeiten. Dadurch soll das Einsatzspektrum additiver Fertigungsverfahren erweitert werden, um nicht zuletzt notwendige Design- und Fertigungskriterien für bestehende und zukünftige Anwendungen zu generieren. Bestandteil des Forschungsvorhabens ist zudem, die Anforderungen an die Schweißprozesse, den Einfluss der Bauteilmorphologie und SLS-Prozessgrößen auf die resultierende Nahtqualität nach dem Schweißen zu untersuchen. Hierfür sollen Laser-gesinterte Bauteile sowohl mit Laser-gesinterten Bauteilen als auch mit Spritzgussbauteilen geschweißt werden.

Das IGF-Vorhaben 18096 N der Forschungsvereinigung Fördergemeinschaft für das SKZ wird über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschung (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Abb.: Der computertomografische Längsschnitt durch eine heizelementstumpfgeschweißte PA12-Platte zeigt eine Verdichtung des Materials in der Schweißzone. (Bild: SKZ)

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Ansprechpartner:

Dr. Johann Erath
Leiter Forschungsmanagement
+49 931 4104-472
j.erath@skz.de
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