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Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung der mechanischen Eigenschaften von gedruckten Strukturen. Hierbei wird ein kurzfaserverstärkter thermoplastischer Kunststoff genauer betrachtet. Infolge der ermittelten Materialeigenschaften wird ein Materialmodell, unter Nutzung des ANSYS Material Designers, erstellt. Dieses Modell soll die Materialeigenschaften der gedruckten Strukturen abbilden. Mit Hilfe des erstellten Materialmodells soll das Verformungsverhalten von Demonstratorbauteilen untersucht werden. Des Weiteren findet eine kurze Betrachtung einer möglichen Verstärkung der Demonstatorbauteile durch Endlosfasern statt.
Aktuell wird eine große Anzahl additiver Verfahren zum Druck von Leiterbahnen entwickelt. Dazu zählt auch der am Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) entwickelte Rotationsdruckkopf für die Drahtablage. Mit diesem können reguläre Drähte auf im definierten Bahnen abgelegt werden. Aus vergleichbaren Verfahren [Saar2019] sowie den Erfahrungen am Institut sind Positionsabweichungen des Drahts in Bögen bekannt. Diese Arbeit stellt eine Strategie zur Korrektur dieser Abweichungen vor. Dazu wird der Einfluss des Drahts auf das Abkühlverhalten der Druckspur analysiert. Darauffolgend findet eine Optimierung der Druckparameter hinsichtlich Druckgeschwindigkeit, Drahtposition und Einbettung des Drahts statt. Die ermittelten Optima werden mit der Drahtablage ohne Korrektur verglichen. Die gesammelten Erkenntnisse werden zum Druck funktionsintegrativer Bauteile angewandt. Zur Analyse der Abkühlgeschwindigkeit wurden Temperatur-Zeit-Diagramm des Abkühlvorgangs einer Druckspur unter variierenden Druckparametern erstellt. Die Positionsbestimmung der 130 ausgewerteten Testkörper des Drahts fand durch eine CTDurchleuchtung statt. Über eine Bildauswertung wurden 99 Messpunkte entlang der Drahtbahn jeder Probe abgetastet. Es wurde beobachtet, dass die Drähte Wärmeenergie von der Düse in die Druckspur transportieren. Je größer der verlegte Draht, desto stärker war dieser Wärmetransport und desto langsamer die Abkühlung. Für die genutzten 0,2 mm Drähte konnte eine deutliche Verbesserung der Druckergebnisse durch die Korrektur festgestellt werden. Die 0,4 mm Drähte hingegen erzielten ohne Korrektur bessere Druckergebnisse. In der Anwendung der Drahtablage konnten mit der Korrektur Flexible Leitungsträger genauer gefertigt werden. In der Funktionsintegration eines Heizdrahts in einen Linsenhalter eins Teleskops konnte eine Verringerung der nötigen Leistung von 73% nachgewiesen werden. Durch diese Arbeit wurde die Prozesssicherheit und Effizienz der Drahtablage durch den Rotationsdruckkopf erhöht.
Bei der vorliegenden Arbeit wird anhand von Literatur eine Einordnung des Mikro-SLM Verfahrens in die momentane Industrielandschaft vorgenommen. Es werden auf Basis grundlegender Untersuchungen zum Linienabstand, zur Rauheit und zur Strukturerzeugung nach VDI 3405 mit Hilfe von Simulation die Herstellbarkeit von Strukturteilen untersucht. Die gewonnen Kenntnisse werden auf die Untersuchungen zur Herstellung von Uhrwerksteilen angewandt. Abschließend erfolgt die Analyse der Ergebnisse und die Darstellung von Strategien zur Optimierung des Verfahrens und ein Ausblick auf die
Anwendbarkeit in der Industrie.
Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der Konstruktiven Gestaltung eines additiv gefertigten Bauteiles. Zu Beginn wird untersucht, welche Prozessparameter bei der Fertigung die höchste Dichte aufweisen. Für die Analyse des Bauteiles wurde eine FEM Simulation durchgeführt. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse sind in die Konstruktive Optimierung mit eingegangen. Die gewonnenen Parameter aus der Dichtemessung sind in die Fertigung eingegangen.