University of Louisville: Forschung beschäftigt sich mit Verbesserungen beim FDM-Verfahren

Wissenschaftler des Departments of Mechanical Engineering an der University of Louisville beschäftigten sich mit Verbesserungsmaßnahmen des Schmelzschichtsverfahren (FDM, FFF).

Das Team testete unterschiedliche Maßnahmen wie Ultraschalvibrationen, zusätzliche Infrarot und Laser Wärmequellen als auch unterschiedliche Verhätnisse aus Spurgröße und Düsendurchmesser und verglichen die Festigkeit der gedruckten Objekte aus ABS.

In ihrer wissenschaftlichen Publikation beschreiben die Forscher Alireza Tofangchi, Pu Han, Julio Izquierdo, Adithya Iyengar und Keng Hsu dabei eine bis zu 10-prozentige Steigerung der Haftung von ABS Schichten wenn diese unter einer 34,4 kHz Ultraschallschwingungen während des Druckvorganges ausgesetzt werden.

Die Zunahme der Haftfestigkeit zwischen den Schichten ist dabei auf eine Zunahme der Polymerreptation zurückzuführen, die aufgrund der Ultraschallvibration induzierte Relaxation der Polymerketten durch sekundäre Wechselwirkungen in den Grenzflächenbereichen wirkt.

Auch die Zuführung einer zusätzlichen Wärme während oder nach dem Druck führte zu einer Verstärkung der Zwischenschichtverklebung indem die “temperaturabhängige Diffusivität” erhöht wird.

Ebenfalls verbessert sich die Oberfläche durch die Erwärmung durch Infrarot und Laser, die unmittelbar vor der Abscheidung des Filaments auf die Schicht wirkte. Die Haftkraft steigt bei einem Verhältnis der Spurgöße und Düsendurchmesser zwischen 0,74 bis 1,47 an veringert sich aber danach bei einem höheren Verhältnis.

Das Team sieht in ihrer Forschung einen Beitrag das Potenzial für den FFF-Druck für einen industriellen Einsatz weiterzuentwickeln.