Funktionalisieren von FLM („3-D-Druck“) Kunststoff-Komponenten durch Thermisches Spritzen

Kunststoffe bestechen durch eine geringe Dichte sowie gute Verarbeitbarkeit und sind daher für den Leichtbau prädestiniert. Die Anwendung von Kunststoffen ist jedoch durch die geringe thermische und mechanische Festigkeit beschränkt, wobei die Eigenschaften stark von den verwendeten Kunststoffen und etwaigen Verstärkungen, beispielsweise in Form von Fasern, abhängen. Die Prozesse der Additiven Fertigung eröffnen die Möglichkeit, mit Kunststoffen oder Metallen, völlig neue Komponenten und Bauteile herzustellen und erfreuen sich daher seit einiger Zeit an steigendem Interesse aus Industrie und Forschung. Dabei geht das Interesse über die reine Fertigung von Prototypen hinaus und die Serienproduktion rückt in den Fokus. Das „Fused Layer Modeling“ (kurz: FLM; deutsch: Schmelzschichtung) ist ein etabliertes Additives Fertigungsverfahren („3-D-Druck“) bei dem ein Kunststoff-Filament aufgeschmolzen und durch eine Extruderdüse linienförmig aufgetragen wird. Dieser Prozess wird schichtweise wiederholt bis die Komponente vollständig aufgebaut ist. Im Rahmen der Untersuchungen wurde der FLM-Druckprozess genutzt, um Proben aus Polyamid (FFF-NYLON) und PLA (Polylactid) herzustellen. Die Oberflächengestalt der Proben wurde charakterisiert und anschließend erfolgte das Beschichten mittels Lichtbogendrahtspritzen, um die Oberfläche der hergestellten Kunststoff-Leichtbaustrukturen zu funktionalisieren. Die beschichteten Proben wurden metallographisch präpariert und untersucht. Besonderes Augenmerk lag hierbei auf der Schnittstelle Substrat/Schicht und der Integrität der Leichtbaustrukturen.