Entwicklung eines Keramik-Polymer-Kompositgranulates für das Selektive Maskensinterverfahren

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Das Ziel dieser Dissertation war die Entwicklung eines pulverförmigen Keramik-Polymer-Kompositwerkstoffs, der mittels Selektivem Maskensintern (SMS) zu dreidimensionalen Strukturen verarbeitet werden kann. SMS ist ein neuartiges, pulverbettbasiertes Additives Fertigungsverfahren, das ursprünglich für Kunststoffprototypen entwickelt wurde. Im Gegensatz zu etablierten Verfahren erfolgt der notwendige Energieeintrag zur Konsolidierung des thermoplastischen Ausgangspulvers flächig durch Infrarotstrahlung. Eine Maske zwischen Pulverbett und Infrarotstrahler definiert den belichteten Bereich, was im Vergleich zu laserbasierten Verfahren die Produktionsgeschwindigkeit erheblich steigert. Die Materialsystementwicklung basierte auf Aluminiumoxidpulver unterschiedlicher Partikelgrößen sowie verschiedenen amorphen und teilkristallinen Materialien. Zur Realisierung einer homogenen Kombination der Keramik- und Polymerkomponenten wurde ein Sprühtrocknungsverfahren eingesetzt. Hochkonzentrierte, strukturviskose Keramik-Polymer-Dispersionen ermöglichten die Herstellung von Kompositgranulaten, deren Eigenschaften durch die Art und Menge des Thermoplasts sowie die Aluminiumoxid-Primärpartikelgröße beeinflusst werden. Auf Basis eines Aluminiumoxid-Polyethylenwachs-Granulats konnten stabile, dreidimensionale Prüfkörper und geometrisch komplexe Prototypen realisiert werden.