Qualification Process of 3D Printed High-Performance Polymer Parts, for Lam Wet Clean Applications

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Organisationseinheiten

Abstract

Im letzten Jahrzehnt ist eine enorme Entwicklung der Additiven Fertigung zu beobachten. Aufgrund der erhöhten Druckgeschwindigkeit und Materialverfügbarkeit kommt der 3D-Druck nicht für Hobby- oder Prototyping-Anwendungen, sondern auch für die Serienproduktion in Frage. Die Technologie verkürzt Entwicklungszyklen und Flexibilität bei kleinen und mittleren Produktionsmengen erheblich. Lam Research hat das Potenzial dieser Technologie erkannt und Ressourcen in deren Entwicklung und Qualifizierung für den eigenen Bedarf investiert. Diese Forschung konzentriert sich auf die Bewertung der Technologiestandes der additiven Fertigung und ihres Potenzials für Lam Clean-Anwendungen. Diese Forschung umfasst die Definition und Ausrichtung auf Bewertungskriterien und Anforderungen für Lam´s Teile. Es wurde ein Marktscreening für leistungsstarke druckbare "reine" Polymere und Drucktechniken durchgeführt. Identifizierte Materialien wurden in Prüfkörperausführung bestellt. Zur Bewertung der Mustermaterialien/-techniken wurden verschiedene Tests, z. B. chemische Kompatibilität, Materialreinheit nach SEMI F57, Partikelverhalten, Schliffbild und Funktionstests, z. B. Dichtheitsprüfung und Nachbearbeitungstests, durchgeführt. Als Ergebnis wurden verschiedene Technologielücken identifiziert. Am Ende wurde eine zusammenfassende Diskussion geführt und Empfehlungen für Lam-Stakeholder präsentiert. Die FDM-Technik ermöglicht die Verwendung reiner Materialien wie PVDF und PEEK, was zu einer besseren chemischen Kompatibilität und einer besseren Leach-Out Ergebnis führt. Die Technologie wird jedoch aufgrund der geringen Druckgeschwindigkeit nicht für hohe Auflagen und große Teile empfohlen. Im Vergleich dazu hat die SLS/PBF mehr Herausforderungen den gleichen Reinheitsgrades des FDM-Prozessmaterials zu erreichen. Durch die Umwandlung in das Pulvermaterial werden weitere Prozessschritte und Zusatzstoffe hinzugefügt, die die Reinheit beeinflussen. Das pulverbasierte Verfahren erzeugt lose Partikel auf der Oberfläche. Eine chemische Verarbeitung ist für PP-Material möglich, aber nicht für PFA, dies ist eine Einschränkung. Die Druckgeschwindigkeit ist sehr empfehlenswert für die Massenproduktion, auch durch die Möglichkeit, das gesamte Bauvolumen mit Teilen zu füllen, können die Baukosten reduziert werden. Einige verfügbare Materialien/Technologien können „Use Case 2“ und „3“ sofort unterstützen (z. B. SLS PP und FDM PVDF, PP, PEEK). Für "Use Case 1" muss die Materialverunreinigung hauptsächlich durch Optimierung des Rohstoffprozesses reduziert werden, nur PP400 erfüllt die Anforderungen. Ein Leach-Out Test von chemisch nachbearbeiteten Teilen wird empfohlen, um die Auswirkungen von Behandlungsmedien zu identifizieren und ob die Glättung Verunreinigungen einschließt. SLS/PBF, MJF und SLA werden derzeit für die Massenproduktion großer und kleiner Teile empfohlen. FDM kann für Kleinteile verwendet werden.

Details

Titel in ÜbersetzungQualifizierungsprozess von 3D-gedruckten Hochleistungspolymerteilen für Lam Research
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Eckert, Jürgen, Betreuer (intern)
  • Derra, Maciej, Betreuer (extern), Externe Person
Datum der Bewilligung8 Apr. 2022
StatusVeröffentlicht - 2022