menu

Wie Magnetfelder die Faserausrichtung von 3D-gedruckten Teilen beeinflussen

Auf 2. Juni 2020 von Sandra S. veröffentlicht

Forscher des Instituts für Hochleistungsmaterialien der Florida State University und des FAMU-FSU College of Engineering haben kürzlich eine Studie durchgeführt, die zeigt, dass die Verwendung von Magnetfeldern in der Nähe eines 3D-Druckers die Ausrichtung der Fasern im Inneren eines gedruckten Teils verändern kann. Diese Entdeckung eröffnet die Perspektive, noch strapazierfähiger Komponenten zu fertigen. Es ist längst bekannt, dass Kohlenstofffasern zur Festigkeit eines Endteiles beiträgt und somit sehr interessant für die technische Anwendung sein kann.

Seit einiger Zeit wird viel über den 3D-Verbunddruck berichtet, eine Methode, die es ermöglicht, Teile mit einem faserverstärkten Material herzustellen, meistens Kohlenstoff, aber auch Glas oder Aramid. Die Matrix des Teils – oft ein Polymer wie z.B. PLA – werden Fasern unterschiedlicher Länge hinzugefügt, um bessere mechanische Eigenschaften zu erhalten. Mahuparna Roy, ein frisch promovierter Ingenieur, und Tarik Dickens, ein Professor für Industrie- und Fertigungstechnik, haben sich beide mit diesem Thema befasst und entdeckt, dass ein Magnetfeld die Platzierung der Fasern in der Matrix und damit die Endfestigkeit des Teils optimieren kann.

Kohlefaser ist die am häufigsten verwendete Faser beim 3D-Druck

Magnetfeld und 3D-Druck

Das Verfahren wurde als „magnet-unterstütztes Drucken“ bezeichnet: Die Forscher erklären, dass sie ein Magnetfeld direkt neben dem Extruder des Druckers befestigt haben, wodurch sie Teile mit Fasern erzeugen konnten, die orthogonal zur Extrudierrichtung ausgerichtet waren. Normalerweise sind die Fasern, die extrudiert werden, parallel zur Extrusion ausgerichtet. Mahuparna Roy fügt hinzu: „3D-gedruckte Materialien sind an sich nicht fest, da sie nur aus übereinanderliegenden Kunststoffschichten bestehen. Die Lücke in der Welt der Forschung besteht darin, die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Mit verbesserten mechanischen Eigenschaften könnte man Lösungen für jede Art von Anwendung schaffen, je nachdem, was diese spezielle Anwendung erfordert“.

Die verschiedenen Tests, die die Wissenschaftler durchgeführt haben, hätten auch analysiert, wie sich Druckgeschwindigkeit, Magnetfeldstärke und Düsenform auf die Fähigkeit zur Änderung der Faserausrichtung auswirken. In der Regel gilt: Je zähflüssiger das 3D-Druckmaterial, desto stärker muss das Magnetfeld sein, um die Magnetfasern neu auszurichten. Eine weitere Folge ist, dass die Fasern umso weniger korrekt neu ausgerichtet werden, je höher die Extrusionsgeschwindigkeit ist. Daher sollte diese Geschwindigkeit kontrolliert werden, um ein besseres Ergebnis zu erzielen.

magnetic field 3d printing

Mahuparna Roy leitete die Forschung und ist sich sicher, dass Magnetfelder eine Rolle in der Ausrichtung der Fasern spielen können

Mahuparna Roy erklärt zudem: „Es gibt noch viele Lücken hinsichtlich der Materialien, die verwendet werden können, und der Drucker, die in Verbindung mit ihnen verwendet werden können. So erwägen wir beispielsweise die Verwendung von Kunststoffen, die Metallpartikel enthalten. Wir wollen zwei Hauptgruppen von 3D-Druckmaterialien kombinieren, um ein neues Material zu schaffen, das Ihnen zusätzliche Funktionalität für die Herstellung beliebiger Teile bietet.“

Was denken Sie über den Einfluss der Magnetfelder auf das gedruckte Teil? Möchten Sie eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der Additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach? Registrieren Sie sich jetzt für unseren wöchentlichen Newsletter und folgen Sie uns auf Facebook und Twitter um stets auf dem Laufenden zu bleiben! Außerdem sind wir auch auf LinkedIN und auf Youtube zu finden!

Teilen Sie Ihre Meinung

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

de_DEen_USes_ESfr_FR
Bleiben Sie auf dem Laufenden
Erhalten Sie jeden Mittwoch eine Zusammenfassung der neusten News rund um den 3D-Druck
Unsere Website verwendet Cookies. Bei Verwendung unserer Website und der Zustimmung dieser Meldung erlauben Sie uns, Cookies gemäß dieser Erklärung zu verwenden.Erfahren Sie mehr über Cookies Einverstanden