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Vortrag

Prozessierung von hochviskosen Photopolymeren mittels hot lithography

Donnerstag (26.04.2018)
14:05 - 14:25 Uhr Kongresssaal
Bestandteil von:


Mit lithographiebasierter additiver Fertigung (LAF) können Bauteile mit ausgezeichneter Auflösung und Präzision hergestellt werden. Konventionelle Photopolymere, wie beispielsweise (Meth)acrylate oder Epoxide, sind zwar einfach verarbeitbar, jedoch sind diese aufgrund ihres hohen Vernetzungsgrades vergleichsweise spröde und daher für viele technische und medizinische Anwendungen ungeeignet.

Ziel von aktuellen Entwicklungen in diesem Bereich ist es deshalb, die Vorteile der LAF beizubehalten und gleichzeitig verbesserte Materialeigenschaften zu erhalten. Die an der TU Wien entwickelten thermoplastartigen Photopolymere weisen eine deutlich erhöhte Duktilität (bis zu 80 % Bruchdehnung) bei guter Zugfestigkeit (30-45 MPa) sowie guter Warmformbeständigkeit (Glasübergangstemperatur Tg (tan δ) zwischen 90 und 115 °C) auf.

Allerdings sind diese Materialien aufgrund ihrer deutlich höheren Viskosität, im Vergleich zu konventionellen Photopolymere, auf traditionellen Anlagen nicht prozessierbar.

Im Zuge des österreichischen Leitprojekts zur generativen Fertigung (addmanu) wurde aus diesem Grund eine laserbasierte Anlage für LAF entwickelt, die dank einer speziell adaptierten Prozesskammer auch gefüllte und ungefüllte Photopolymere mit sehr hoher Viskosität verarbeiten kann. Mittels der verbauten Rakeltechnologie können homogene dünne Materialschicht vorbereitet werden, die nach Eintauchen der Bauplattform sehr dünne Bauschichtstärken von bis zu 20 µm zulassen. Für die Materialbelichtung wird ein Diodenlaser verwendet; welcher in Kombination mit einer ausgewählten Optik eine laterale Auflösung von 15 µm ermöglicht. Um die Bauzeit eines Teiles zu reduzieren kann der Spotdurchmesser von 20 auf 150 µm ausgeweitet werden (Dual-Beam-Ansatz). Durch diese Spotvariation und ein vergrößertes Baufeld von 200x200 mm² kann der Durchsatz, in Bezug auf bisherige Anlagen, bei gleichbleibender Genauigkeit, deutlich erhöht werden.

Diese Anlagentechnologie stellt die Basis für die Prozessierung von Photopolymere mit deutlich verbesserten thermomechanischen Eigenschaften (Warmformbeständigkeit, Bruchzähigkeit), sowie verschiedenster keramischer Materialien (Zirkonoxid, Aluminiumoxid, Biokeramiken) dar. Die Kombination dieser neuen LAF-Anlage mit adaptierten Photopolymeren ermöglicht die Herstellung schlagzäher Kunststoffe (Charpy Schlagzähigkeit >100kJ/m²) sowie hochfester Keramikwerkstoffe (z.B. Biegefestigkeit Aluminiumoxid >450MPa).

 

Sprecher/Referent:
Jürgen Kollmer
Technische Universität Wien
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Peter Dorfinger
    Technische Universität Wien
  • Dr. Gerald Mitteramskogler
    Lithoz GmbH
  • Prof. Dr. Jürgen Stampfl
    Technische Universität Wien