Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Untersuchungen zur Verwendung 3D-gedruckter verlorener Formen im Pulverspritzgießen für den Einsatz in der Medizintechnik

 
: Voß, Lisa
: Petzoldt, Frank; Hein, Sebastian Boris

Bremerhaven, 2020, 48 S.
Bremerhaven, Hochschule, Bachelor Thesis, 2020
Deutsch
Bachelor Thesis
Fraunhofer IFAM ()

Abstract
Im Rahmen der vorliegenden Bachelorarbeit wurden Untersuchungen zur Verwendung mittels Fused Filament Fabrication gedruckter Einlegeteile im Pulverspritzgussverfahren durchgeführt und die potenzielle Eignung für die Medizintechnik untersucht. Die gedruckten Einlegeteile werden aufgrund ihrer Funktion auch als verlorene Formen bezeichnet. Es galt herauszufinden, ob eine Fertigung von individuellen Bauteilen für die Medizintechnik im Pulverspritzgussverfahren mithilfe von gedruckten Einlegeteilen möglich sei. Dazu wurden zunächst die Einlegeteile an ein standardisiertes Spritzgusswerkzeug angepasst und anschließend mit einem wasserlöslichen PVA Filament mittels der Fused Filament Fabrication hergestellt. Daraufhin wurde ein geeigneter Feedstock mit einem Pulver und einem Zweikomponenten-Binder im Verhältnis 55 % zu 45 % in einem Mischer homogenisiert. Mit diesem Feedstock wurden die Einlegeteile im Pulverspritzgießen befüllt. Durch die Einlegeteile entstand die gewünschte Form der Bauteile. Es folgte das Auflösen der Einlegeteile in Wasser. Zum Schluss wurden die Proben entbindert und gesintert. Die Proben wurden optisch auf besondere Merkmale oder Defekte bewertet. Die Parameter der einzelnen Prozessschritte, wie Druckereinstellungen und das Sinterprogramm, wurden aus Herstellerangaben und vorausgegangener Arbeiten entnommen. Auf Grundlage aller vorgenommener Prozessparameter und verwendeten Materialien wurde ein Demonstrator in Form eines Schragels, abgeleitet von Schraubnagel, gefertigt. Anhand der Ergebnisse stellte sich heraus, dass die gedruckten Einlegeteile prinzipiell als Einmalspritzgussform in einem standardisierten Werkzeug geeignet sind. Jedoch gibt es an verschiedenen Prozessschritten noch Optimierungsbedarf. Bereits das Auflösen der Einlegeteile nahm unerwartet viel Zeit in Anspruch, weshalb zwei Optimierungsprozesse vorgenommen wurden, die nur bedingt die Zeit verkürzten. Außerdem verursachte die chemische Entbinderung eine Rissbildung im Versuchsteil. Zurückzuführen sind diese Defekte auf PVA Rückstände am Versuchsteil, die gewählte Geometrie der Einlegeteile, die Masse sowie die Materialzusammensetzung. Dennoch konnten fehlerfreie Versuchsteile realisiert werden. Die Herstellung des Demonstrators wurde mit einem verändertem Feedstock durchgeführt, womit fehlerfreie Versuchsteile zu realisieren waren. Jedoch ist die Oberflächenstruktur sehr rau und von Unebenheiten und kleinen Rillen geprägt. Für eine Eignung in der Medizintechnik muss der Prozess an dieser Stelle noch weiter optimiert werden.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-618486.html