Gayduschek, Martina (2020)
Rauheitsreduktion lasergesinterter Substrattopographien mittels mehrlagigen Inkjet-Drucks.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.25534/tuprints-00009629
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

Der Gestaltungsfreiheit einer Bauteilgeometrie ist durch das selektive Lasersintern kaum Grenzen gesetzt. Der monocolore, visuelle Eindruck und die haptische Wirkung eines so gefertigten Bauteils beinhaltet jedoch Entwicklungspotential. Die Inkjet-Technologie bildet ein großes Farbspektrum auf Oberflächen ab und wirkt damit der Limitierung des monocoloren, visuellen Eindrucks entgegen. Die haptische Wirkung wird durch das Einebnen der Substrattopographie verbessert. Ziel dieser Arbeit ist es, dieses Einebnen mit Hilfe des mehrlagigen Inkjet-Drucks zu realisieren. Hierbei gilt es die wissenschaftliche Fragestellung zu klären, wie sich das mehrfache Bedrucken mit der Inkjet-Technologie auf die Substrattopographie von lasergesinterten Bauteilen auswirkt. Für die Untersuchung werden lasergesinterte Platten herangezogen und die damit verbundene, undefinierte Substrattopographie in eine definierte Substrattopographie, die einzelne, periodisch angeordnete Strukturelemente besitzt, mittels Fräsen überführt. Diese Substrattopographien werden mehrfach mit dem Inkjet-Drucker überdruckt. Die Veränderung der Topographie wird mit zunehmendem Druckdurchgang untersucht. Auf Basis von De Gennes Modell der Fluiddynamik wird zunächst ein mathematisches Modell entwickelt, das den exponentiellen Glättungsverlauf der lasergesinterten Substrattopographie durch den mehrlagigen Inkjet-Druck mit zunehmendem Druckdurchgang beschreibt. Hierbei stellt sich heraus, dass die arithmetische Mittenrauheit Sa unter anderem von den Einflussgrößen der Nivellierungszeit der Tinte und der Schichtdicke des Tintenfilms abhängig ist. Anschließend wird die Auswirkung der Einflussgrößen auf den Glättungsverlauf näher betrachtet. Hierfür wird, neben den aus dem mathematischen Modell identifizierten Einflussgrößen der Nivellierungszeit der Tinte und der aufgedruckten Schichtdicke, der Einfluss des Neigungswinkels einzelner Strukturelemente der definierten Substrattopographie und der Auftragsform der Tinte auf den Glättungsverlauf analysiert. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass ein geringer Neigungswinkel einzelner Strukturelemente, eine kurze Nivellierungszeit der Tinte und eine gering aufgedruckte Schichtdicke den Glättungsverlauf verlangsamen. Folglich wird die Rauheit der lasergesinterten Substrattopographie weniger stark reduziert. Zusätzlich zeigt die Auftragsform des selektiven Bedruckens, in der nur die Täler mit Tinte gefüllt werden, dass diese Auftragsform Ausbaupotential besitzt. Die subjektive Wahrnehmung der Substrattopographie wird zuletzt durch die objektiven Rauheitskenngrößen beschrieben. Es zeigt sich, dass die arithmetische Mittenrauheit Sa das haptische Empfinden repräsentieren kann, jedoch keine Aussage über den visuellen Eindruck der Druckbildqualität liefert. Hingegen spiegelt das Spk/Svk-Verhältnis und das Svk/Sk-Verhältnis der Substrattopographie die subjektive, visuelle Wertigkeit wider. Aus den Untersuchungen geht hervor, dass die vier Einflussgrößen sowohl das haptische Empfinden wie auch den visuellen Eindruck der Substrattopographie verbessern.

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