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Prüfsprinter Mobiles Messgerät checkt Pulver für 3D-Druck in Sekunden

Quelle: Fraunhofer-IPA 2 min Lesedauer

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Shining 3D Tech Co., Ltd

Wer bisher wissen wollte, wie alt sein Kunststoffpulver für die additive Fertigung ist, der musste Zeit und Geld investieren. Forscher beenden nun diese Umstände ...

Was man hier sieht, ist die neue Art, wie man Kunststoffpulver für den 3D-Druck in kürzester Zeit auf seine Qualität hin überprüfen kann. Entwickelt wurde das System am Fraunhofer-IPA. Hier mehr dazu ...(Bild: Fraunhofer-IPA)
Was man hier sieht, ist die neue Art, wie man Kunststoffpulver für den 3D-Druck in kürzester Zeit auf seine Qualität hin überprüfen kann. Entwickelt wurde das System am Fraunhofer-IPA. Hier mehr dazu ...
(Bild: Fraunhofer-IPA)

Man sieht ihm das Alter kaum an. Was beim Menschen positiv ist, ist bei Kunststoffpulver ein Manko. Denn es kann oft noch wie neu wirken, ist es aber eben nicht. Und beim selektiven Lasersintern, einem weit verbreiteten 3D-Druckverfahren, wird das Polymerpulver flächig aufgebracht, erwärmt und an genau definierten Stellen mit einem Laserstrahl verfestigt. Dabei wird es für mehrere Stunden auf eine Temperatur deutlich oberhalb von 100 °C erhitzt und am Ende des Aufbauprozesses wieder auf Raumtemperatur abgekühlt – es altert deswegen aber, wie Forscher vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) erklären.

Doch mit bloßem Auge ist das Problem meist nicht erkennbar – weder an der Farbe noch an anderen Merkmalen. Gelegentlich treten immerhin Verklumpungen oder durchaus Verfärbungen auf, doch gravierender sind diejenigen Alterserscheinungen, die sich auf molekularer Ebene abspielen. Am häufigsten tritt bei der Erhitzung im 3D-Drucker etwa die sogenannte Festphasennachkondensation auf, wie es heißt. Dabei verbinden sich die Polymerketten untereinander und werden damit länger. Und je länger die Polymerketten sind, desto höher wird die Schmelztemperatur des Kunststoffs. Das erschwert den Druckprozess, kostet mehr Energie und erzeugt zweifelhafte Bauteile, was deren Qualität angeht, so die IPA-Forscher. Nur mit aufwändigen Prüfungen konnte ein Alterungsproblem bisher beurteilt und erkannt werden. Ein mobiles Gerät, dass die Experten entwickelt haben, vereinfacht das Ganze aber jetzt.

Im Zentrum steht dabei ein kleines Raman-Spektrometer, das nur ein wenig größer ist als ein Smartphone, und verglichen mit einem stationären Raman-Spektrometer oder einem Rheometer, auch noch verhältnismäßig günstig. Zollbeamte suchen damit üblicherweise nach Drogen oder Sprengstoff. Richtet man das Gerät auf das Kunststoffpulver, erscheint eine Messkurve in wenigen Sekunden. Diese lässt dann Rückschlüsse auf den Zustand des Pulvers zu. Vom Prinzip her misst das System die molare Masse, die ja mit dem Alterungszustand zunimmt, weil die Polymerketten länger werden, wie oben beschrieben. Ein Vergleich mit der Referenzkurve von Neuware offenbart dann den Alterungszustand. Damit ist eine stetige Altersüberprüfung möglich, bis das Pulver wirklich nicht mehr zu gebrauchen ist. Denn zuvor hätte die Industrie auch nur verdächtiges Kunststoffpulver oft genug entsorgt.

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