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Ermittlung des Alterungszustands von gebrauchtem Kunststoffpulver Additive Fertigung: Mobiles Messgerät prüft Pulver in Sekundenschnelle

Quelle: Pressemitteilung Fraunhofer IPA 3 min Lesedauer

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Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Coperion GmbH
EBRO ARMATUREN Gebr.Bröer GmbH

Den Alterungszustand von gebrauchtem Kunststoffpulver zu ermitteln, war bisher ein zeitraubendes und teures Unterfangen. Doch nun wurde ein Prüfverfahren entwickelt, das binnen Sekunden Ergebnisse liefert.

Man sieht dem Kunststoffpulver sein Alter eben doch an. Man muss nur auf das Display eines mobilen Raman-Spektrometers schauen.(Bild: Fraunhofer IPA)
Man sieht dem Kunststoffpulver sein Alter eben doch an. Man muss nur auf das Display eines mobilen Raman-Spektrometers schauen.
(Bild: Fraunhofer IPA)

Man sieht ihm sein Alter kaum an: Das Kunststoffpulver, das beim 3D-Druck zum Einsatz kommt, wirkt meist noch wie neu, wenn es den ersten Druckprozess durchlaufen hat. Beim Selektiven Lasersintern, einem weit verbreiteten 3D-Druckverfahren, wird das Kunststoffpulver flächig aufgebracht, erwärmt und an genau definierten Stellen mit einem Laserstrahl verfestigt. Dieser Vorgang wiederholt sich Schicht für Schicht, bis das gewünschte Bauteil fertig ist. Dabei wird auch das Pulver, das nicht lokal aufgeschmolzen wird, für mehrere Stunden auf eine Temperatur deutlich oberhalb von 100 °C erhitzt und am Ende des Bauprozesses wieder auf Raumtemperatur abgekühlt. Dabei altert das Material.

Doch mit bloßem Auge ist das häufig nicht erkennbar. Meist hat das Pulver immer noch den gleichen Farbton und ist so fein, dass die einzelnen Körner für das menschliche Auge gerade noch sichtbar sind. Gelegentlich treten Verklumpungen oder Verfärbungen auf. Doch gravierender sind diejenigen Alterserscheinungen, die sich auf molekularer Ebene abspielen: Am häufigsten tritt bei der Erhitzung im 3D-Drucker die sogenannte Festphasen-Nachkondensation auf. Dabei verbinden sich die Polymerketten untereinander, werden also länger. „Dabei verändern sich die Eigenschaften des Pulvers. Denn je länger die Polymerketten sind, desto höher liegen die Schmelztemperatur und -viskosität“, erläutert Marc Gabaldón González vom Forschungsteam Additive Prozesse für Thermoplaste am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA.

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