Neuartige Materialien für die UV-härtenden Verfahren der additiven Fertigung

Motivation und Ziele

Das Konsortium hat sich zum Ziel gesetzt, Photopolymere für die additive Fertigung auf eine neue Basis zu stellen. Als UV-härtende Komponente soll Itaconsäure in 3D-Druckmaterialien eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich um ein Monomer, das in großen Mengen biotechnologisch aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt wird. Daraus ist es dem Konsortium gelungen, 3D-Druckmaterialien zu synthetisieren, die sich auf marktüblichen Maschinen verarbeiten lassen. Die besondere Chemie birgt zudem das Potential, wirtschaftlich und technisch bisherige Materialien z. B. auf Acrylatbasis zu übertreffen. Erste generierte Harze haben die Industriepartner für Stereolithografie (SLA), digitale Lichtverarbeitungs-Technologie (DLP) und Poly-Jet Modelling Anlagen adaptiert und erfolgreich verarbeitet. An Prüfkörpern und Musterteilen wurde die Eignung für automobile Anwendungen evaluiert. 

Wissenschaftliche Arbeiten und Lösungsweg

• Synthese von radikalisch-härtenden  Oligomeren (Prepolymere) auf Itaconsäure-Basis, ohne Acrylsäure- und Methacrylsäure.
• Formulierung der Itaconsäure-Oligomere zu verarbeitbaren UV-härtenden Materialien; Dabei mussten die Eigenschaften jeweils an die Prozessfenster der drei ausgewählten Fertigungsprozesse angepasst werden.
• Suche und Optimierung der Maschinenparameter an die neuen Materialien, um eine Verarbeitung im jeweiligen Prozess zu ermöglichen - Fertigung und von Prüfung von Testkörpern zur Ermittlung der Eigenschaften.
• Weitere Optimierungszyklen auf Basis der Verarbeitungserfahrung und der Materialeigenschaften.
• Druck von komplexeren Bauteilen, Nachbearbeitung, Bewitterung.