Oberflächengüte additiv gefertigter Bauteile erhöhen

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Glättung um mehr als 95 % gegenüber der unbehandelten Fläche

Eine mit Ethylmethylketon behandelte Fläche 2 weist beispielsweise eine Rauheit von Ra = 0,548 µm auf, was einer Glättung um mehr als 95 % gegenüber der unbehandelten Fläche entspricht. Eine mit dem Treppenstufeneffekt behaftete Fläche 1 kann mit Ethylmethylketon im besten Fall auf 2,3 µm um ebenfalls knapp 95 % optimiert werden. Auch mit dem preiswerten Aceton werden Glättungen zwischen 70 und über 90 % erreicht. Insgesamt ist der gefühlte Unterschied verschiedener Orientierungen nach einer Nachbehandlung weit weniger ausgeprägt, was zu einem weit homogeneren Erscheinungsbild führt.

Bei der Untersuchung der Härte weisen die Bauteile nach drei Tagen eine um bis zu 20 % geringere Shore-D-Härte auf, jedoch steigt der Wert wieder und nähert sich nach zwei Wochen den Werten eines unbehandelten Bauteils. Es werden die für ABS in der Literatur angegebenen Härtegrade zwischen 70 und 80 gemessen [9].

Versuche zur Zugfestigkeit erfolgten unter vorheriger Lagerung unter Normklima. Dabei konnten das preiswerte Aceton, Ethylmethylketon als Chemikalie mit den besten Auswirkungen auf die Oberflächenqualität und Toluol mit einer relativ langen Einwirkzeit von 5 min betrachtet werden. Die Herstellung von stehenden und liegenden Zugproben berücksichtigt die für additive Verfahren typischen anisotropen Eigenschaften. Zusammenfassend kann die Aussage getroffen werden, dass die Dehnungseigenschaften durch alle Chemikalien und in beiden Orientierungen positiv beeinflusst werden. Durch Aceton erfolgte eine Erhöhung der Bruchdehnung bei liegend gebauten Proben von knapp 3 auf 4,5 %. Die Auswirkung auf stehende Proben ist eher gering. Bei der Zugfestigkeit kann eine Verschlechterung der liegend gebauten Proben, jedoch eine Verbesserung der stehend gebauten Proben festgestellt werden. Dies ist auf die Reduzierung der Kerbwirkung bei stehenden Proben zurückzuführen. Die Verschlechterung liegt im Durchschnitt bei etwa 10 %, die Verbesserung bei ca. 20 %.

Chemische Nachbehandlung von lasergesinterten Bauteilen

Die chemische Oberflächennachbehandlung lasergesinterter Bauteile erfolgte an dem Werkstoff Sinterplast PP, einem Polypropylen mit einem Glasanteil von 20 % der Firma Microfol [10]. Der Werkstoff Polypropylen zeichnet sich zunächst durch seine exzellente chemische Beständigkeit aus [11]. Dennoch finden sich auch Wirkmedien aus den Gruppen Alkohole, Laugen, Ketone, Säuren, aliphatische, aromatische und halogenierte Kohlenwasserstoffe sowie Öle und Gemische, gegen welche Polypropylen generell unbeständig ist [12]. Anhand definierter Kriterien wurden insgesamt 25 Chemikalien aus den genannten Gruppen als potenzielle Wirkmedien zur Nachbehandlung lasergesinterter Bauteile untersucht.

Im Zuge der Untersuchungen haben sich primär die Wirkmedien Decalin (aliphatischer Kohlenwasserstoff), m-xylol und Toluol (aromatischer Kohlenwasserstoff) sowie Terpentin-Ersatz (Gemisch) als herausragend erwiesen. Hier konnten, betrachtet auf alle Bauteiloberflächen im Mittel, reproduzierbare Verbesserungen der Oberflächengüte bis zu 72 % erzielt werden (Bild 3). Besonders die durch den Treppenstufeneffekt am stärksten geprägte Orientierung von 165° zeichnet sich durch eine Verbesserung von 91 % auf Rz = 21 µm aus (Bild 4).

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