BA: Charakterisierung von verschiedenen Farbstoffen für SLS-Pulver bzgl. HF-Verhalten und Verarbeitung

In der additiven Fertigung von Kunststoffbauteilen ist das „Selektive Laser Sintern“ das industriell meist eingesetzte Verfahren. Bei diesem Prozess schmilzt ein Laserstrahl die oberste Schicht von kleinen Kunststoffkugeln mit der Größe zwischen 20 und 80μm auf, sodass diese beim Erkalten aneinander haften. Hierfür muss die Wellenlänge des Lasers in einem Bereich liegen, der vom Kunststoff absorbiert wird. Für die meisten Kunststoffe verwendet man deshalb einen CO2-Laser mit einer Wellenlänge von 10,6μm. Ein Problem dieser Anlagen ist, dass die eingesetzten Optiken für diese Wellenlänge sehr aufwendig und damit entsprechend teuer sind. Als Alternative bieten sich einfache Diodenlaser an, welche im sichtbaren Bereich bzw. im Nahinfrarotbereich arbeiten. Allerdings ist bei diesen Wellenlängen die Absorption im Kunststoff oft zu gering, sodass dieser nicht verarbeitet werden kann. Eine mögliche Abhilfe schafft hier ein beigemischter Farbstoff, der das Licht absorbiert und so den Kunststoff erwärmt. Bei industriellen Anlagen wird als Farbstoff meist Ruß, also Kohlenstoff, einsetzt. Für die mechanischen Eigenschaften ist dieser praktisch unerheblich, jedoch führt die elektrische Leitfähigkeit zu schlechten HF-Eigenschaften.

Ziel der Arbeit ist es, einen HF-tauglichen Farbstoff zu finden und bei erfolgreichen Druckversuchen dielektrische Komponenten, z.B. eine dielektrische Leitung herzustellen und zu charakterisieren. Zuerst sollen die Verlustmechanismen von Farbstoffen im HF-Bereich recherchiert und anhand der Erkenntnisse Kriterien für ein geeignetes Material aufgestellt werden. Im Anschluss sollen mit den erfolgversprechendsten Kandidaten Versuchskörper durch einfärben von Polypropylen für eine Charakterisierungsmessung in einem Hohlraumresonator gefertigt werden. Damit kann die Eignung der Farbstoffe beurteilt werden. Abschließend soll eine dielektrische Leitung auf einer SLS-Anlage hergestellt und charakterisiert werden.

Bearbieter: Arthur Molitor