Photopolymere für die Additive Fertigung von Formeinsätzen für Spritzgießwerkzeuge
Research output: Thesis › Doctoral Thesis
Standard
2023.
Research output: Thesis › Doctoral Thesis
Harvard
APA
Vancouver
Author
Bibtex - Download
}
RIS (suitable for import to EndNote) - Download
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 -