Zur Entstehung von Dimensionen und Maßabweichungen beim Laserstrahlschmelzen von Kunststoffen

Das selektive Laserstrahlschmelzen von Kunststoffen ermöglicht durch das inkrementelle Zusammenfügen einzelner im Pulver belichteter Linien und Schichten die werkzeuglose Fertigung von komplexen dreidimensionalen Strukturen. Beginnend bei der Fertigung von Prototypen hat sich der additive Fertigungsprozess zu einem industriellen Fertigungsverfahren für individualisierte Bauteile entwickelt. Für den technischen und serienmäßigen Einsatz von LS Bauteilen ist ein hoher Grad an Maß- und Formhaltigkeit sowie Reproduzierbarkeit erforderlich. Aus diesem Grund wird im Rahmen dieser Arbeit die grundlegende linien- und schichtweise Dimensionsentstehung beim selektiven Laserstrahlschmelzen von Polyamid 12 an speziellen Probekörpern belichtungskonform auf mikroskopischer und makroskopischer Ebene untersucht. Hierzu werden vorab wichtige Einflussfaktoren auf die resultierenden Bauteildimensionen analysiert und nachfolgend konstant gehalten. Der aufgestellten Theorie folgend ergibt sich durch den inkrementellen Energieeintrag eine von der Linien- und Schichtzahl abhängige Dimensionsentstehung. Insbesondere für kleine Strukturen konnten die Einzelanteile, welche zur Maßabweichung beitragen, identifiziert werden und einzelne sich gegenseitig kompensierende Effekte auf die resultierenden Bauteilmaße herausgearbeitet werden. Zudem wird eine Möglichkeit zur Quantifizierung der prozesstypischen Formabweichung vorgestellt und der sich an der Bauteiloberseite ergebende Meniskus in Abhängigkeit der aufbauenden Inkremente ausgewertet und eine Theorie zur Entstehung vorgestellt.