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Prozess zur Herstellung von Verformungskörpern für polymere elektrothermische Aktoren basierend auf generativen Fertigungsverfahren

Artur, Ruppel (2016):
Prozess zur Herstellung von Verformungskörpern für polymere elektrothermische Aktoren basierend auf generativen Fertigungsverfahren.
TU Darmstadt, [Bachelor Thesis]

Abstract

Im Institut für Elektromechanische Konstruktionen (EMK) an der Technischen Universität Darmstadt wird die Herstellung polymerer elektrothermischer Aktoren erforscht. Die Herstellungsprozesse umfassen photolithographische und mikromechanische Prozesse, durch welche die Herstellung auf 2,5-D-Strukturen limitiert ist. Mit dem Ziel, eine höhere Gestaltungsfreiheit bei der Entwicklung elektrothermischer Aktoren zu ermöglichen, wird daher in der vorliegenden Arbeit die Eignung additiver Fertigungsverfahren für die Herstellung polymerer Verformungskörper erforscht.

Die Anlage „ProJet 3510“ von 3DSystems, die das Multi-Jet-Modelling (MJM) Verfahren nutzt, wird für weitere Untersuchungen ausgewählt, da diese in Vorversuchen im Vergleich mit den anderen getesteten Anlage die geringste Sollwertabweichung, den größten Bauraum und die kleinsten druckbaren Spaltgrößen aufweist. Der Herstellungsprozess für polymere Verformungskörper wird für die am Institut vorhandene Digital-Light-Processing (DLP) Modelling Anlage „B9Creator“ von B9Creations optimiert. An beiden Verfahren wird eine Charakterisierung der Strukturtreue, sowie der thermischen Ausdehnung und des dynamischmechanischen Verhaltens bei Temperatureinfluss der verwendeten Materialien VisiJetX von 3DSystems und Industrial Blend (IB) schwarz von FunToDo vorgenommen.

Eine große Herausforderung bei der Strukturierung der Aktorgeometrien ist die Herstellung kleiner Spaltmaße. Mit der ProJet 3510 sind Spaltmaße von bis zu 70μm Breite ohne mechanische Nachbearbeitung herstellbar. Mit dem B9Creator sind nach der durchgeführten Prozessoptimierung Spaltmaße von bis zu 80 μm, bzw. bis zu 240μm Breite mit, bzw. ohne mechanische Nachbearbeitung möglich. Um ein gleichmäßiges Maß entlang eines mechanisch nachbearbeiteten Spaltes gewährleisten zu können, sind weitere Optimierungsschritte notwendig.

Zum Vergleich der Verfahren werden Untersuchungen an bis zu drei Aktorgeometrien (siehe Abbildung) durchgeführt. Die Tabelle zeigt die wesentlichen Untersuchungsergebnisse.

Item Type: Bachelor Thesis
Erschienen: 2016
Creators: Artur, Ruppel
Title: Prozess zur Herstellung von Verformungskörpern für polymere elektrothermische Aktoren basierend auf generativen Fertigungsverfahren
Language: German
Abstract:

Im Institut für Elektromechanische Konstruktionen (EMK) an der Technischen Universität Darmstadt wird die Herstellung polymerer elektrothermischer Aktoren erforscht. Die Herstellungsprozesse umfassen photolithographische und mikromechanische Prozesse, durch welche die Herstellung auf 2,5-D-Strukturen limitiert ist. Mit dem Ziel, eine höhere Gestaltungsfreiheit bei der Entwicklung elektrothermischer Aktoren zu ermöglichen, wird daher in der vorliegenden Arbeit die Eignung additiver Fertigungsverfahren für die Herstellung polymerer Verformungskörper erforscht.

Die Anlage „ProJet 3510“ von 3DSystems, die das Multi-Jet-Modelling (MJM) Verfahren nutzt, wird für weitere Untersuchungen ausgewählt, da diese in Vorversuchen im Vergleich mit den anderen getesteten Anlage die geringste Sollwertabweichung, den größten Bauraum und die kleinsten druckbaren Spaltgrößen aufweist. Der Herstellungsprozess für polymere Verformungskörper wird für die am Institut vorhandene Digital-Light-Processing (DLP) Modelling Anlage „B9Creator“ von B9Creations optimiert. An beiden Verfahren wird eine Charakterisierung der Strukturtreue, sowie der thermischen Ausdehnung und des dynamischmechanischen Verhaltens bei Temperatureinfluss der verwendeten Materialien VisiJetX von 3DSystems und Industrial Blend (IB) schwarz von FunToDo vorgenommen.

Eine große Herausforderung bei der Strukturierung der Aktorgeometrien ist die Herstellung kleiner Spaltmaße. Mit der ProJet 3510 sind Spaltmaße von bis zu 70μm Breite ohne mechanische Nachbearbeitung herstellbar. Mit dem B9Creator sind nach der durchgeführten Prozessoptimierung Spaltmaße von bis zu 80 μm, bzw. bis zu 240μm Breite mit, bzw. ohne mechanische Nachbearbeitung möglich. Um ein gleichmäßiges Maß entlang eines mechanisch nachbearbeiteten Spaltes gewährleisten zu können, sind weitere Optimierungsschritte notwendig.

Zum Vergleich der Verfahren werden Untersuchungen an bis zu drei Aktorgeometrien (siehe Abbildung) durchgeführt. Die Tabelle zeigt die wesentlichen Untersuchungsergebnisse.

Uncontrolled Keywords: 3D-Druck, Generavtive Fertitungsverfahren, Elektrothermische Aktoren
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Microtechnology and Electromechanical Systems
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
Date Deposited: 21 Apr 2017 08:04
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv Institut EMK. Anfrage über Sekretariate

Bibliotheks-Siegel: 17/24 EMKB 1927

Art der Arbeit: Bachelorarbeit

Beginn Datum: 26-10-2015

Ende Datum: 24-03-2016

Referees: Schlaak, Prof. Helmut F.
Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: 24 March 2016
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