TY - BOOK

T1 - Photopolymere für die Additive Fertigung von Formeinsätzen für Spritzgießwerkzeuge

AU - Sommer, Katharina

N1 - gesperrt bis 20-12-2027

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - Die Additive Fertigung von Spritzgießwerkzeugen zählt zu dem direkten schnellen Werkzeugbau und ermöglicht eine Verkürzung der Entwicklungszeiten neuer Werkzeuge sowie eine Reduktion der Entwicklungskosten. Eine Herausforderung 3D gedruckter Werkzeuge, die mittels stereolithographie-basierten Druckmethoden hergestellt werden, ist die limitierte Standzeit. Aufgrund der hohen zyklischen Temperatur- sowie Druckbelastungen, tritt in den meisten Fällen nach wenigen hundert Zyklen ein vollständiges Versagen auf. In der vorliegenden Arbeit werden drei verschiedene Harzsysteme erforscht, die auf verschiedenen Polymerisationsmechanismen basieren, mit dem Ziel die Standzeit zu erhöhen. Neben Thiol-En Methacrylat Systemen, die eine deutlich höhere Duktilität als reine (Meth)Acrylat Harzsysteme aufweisen, werden weitere Photopolymere auf Basis von Dual-Cure Mechanismen untersucht. Dafür werden einerseits Acrylat-Epoxid Harze erforscht, die infolge einer simultanen Härtungsstrategie polymerisieren und andererseits Harzsysteme bestehend aus (Meth)Acrylaten sowie Propargylether-Derivaten von Bisphenol A, die zufolge eines sequenziellen Härtungsmechanismus reagieren. Beide Materialsysteme führen zur Bildung sogenannter interpenetrierender Netzwerke mit dem Ziel die Wärmeformbeständigkeit der Photopolymere zu erhöhen. Schließlich wurden mit ausgewählten Systemen Formeinsätze für Spritzgießwerkzeuge additiv gefertigt und anschließend im Spritzgießverfahren getestet. Mit dem Harzsystem auf Basis von Acrylat- und Epoxid-Monomeren konnten, abhängig von der Geometrie, mehr als 1000 Zyklen realisiert werden.

AB - Die Additive Fertigung von Spritzgießwerkzeugen zählt zu dem direkten schnellen Werkzeugbau und ermöglicht eine Verkürzung der Entwicklungszeiten neuer Werkzeuge sowie eine Reduktion der Entwicklungskosten. Eine Herausforderung 3D gedruckter Werkzeuge, die mittels stereolithographie-basierten Druckmethoden hergestellt werden, ist die limitierte Standzeit. Aufgrund der hohen zyklischen Temperatur- sowie Druckbelastungen, tritt in den meisten Fällen nach wenigen hundert Zyklen ein vollständiges Versagen auf. In der vorliegenden Arbeit werden drei verschiedene Harzsysteme erforscht, die auf verschiedenen Polymerisationsmechanismen basieren, mit dem Ziel die Standzeit zu erhöhen. Neben Thiol-En Methacrylat Systemen, die eine deutlich höhere Duktilität als reine (Meth)Acrylat Harzsysteme aufweisen, werden weitere Photopolymere auf Basis von Dual-Cure Mechanismen untersucht. Dafür werden einerseits Acrylat-Epoxid Harze erforscht, die infolge einer simultanen Härtungsstrategie polymerisieren und andererseits Harzsysteme bestehend aus (Meth)Acrylaten sowie Propargylether-Derivaten von Bisphenol A, die zufolge eines sequenziellen Härtungsmechanismus reagieren. Beide Materialsysteme führen zur Bildung sogenannter interpenetrierender Netzwerke mit dem Ziel die Wärmeformbeständigkeit der Photopolymere zu erhöhen. Schließlich wurden mit ausgewählten Systemen Formeinsätze für Spritzgießwerkzeuge additiv gefertigt und anschließend im Spritzgießverfahren getestet. Mit dem Harzsystem auf Basis von Acrylat- und Epoxid-Monomeren konnten, abhängig von der Geometrie, mehr als 1000 Zyklen realisiert werden.

KW - photopolymers

KW - dual-cure

KW - interpenetrating networks

KW - 3D printing

KW - vat photopolymerization

KW - injection moulds

KW - direct rapid tooling

KW - Photopolymere

KW - Dual-Cure

KW - interpenetrierende Netzwerke

KW - 3D-Druck

KW - badbasierte Photopolymerisation

KW - Spritzgießwerkzeuge

KW - direkter schneller Werkzeugbau

M3 - Dissertation

ER -