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Untersuchung der Zugfestigkeit von FLM-Zugproben aus PLA bei Variation von Schichtdicke und Füllgrad

Seit der Erfindung in den 1980er Jahren wurde das Rapid Prototyping stetig weiterentwickelt. Heutzutage wird die Technologie in verschiedenen Anwendungsbereichen wie im Ingenieurswesen oder der Medizintechnik eingesetzt, da generativ gefertigte Werkstücke günstiger als durch konventionelle Fertigung hergestellt werden können. Bei dem hier genutzten Fused Layer Modeling (FLM) können verschiedene Druckparameter beeinflusst werden, um qualitative hochwertige Druckergebnisse zu erhalten. Die zentrale Frage ist, wie sich Funktionalität, Oberfläche und Zugfestigkeit (Elastizitätsmodul) bei verändertem Füllgrad, Schichtdicke, Temperatur und Luftfeuchtigkeit verhalten. In Testreihen wurden standardisierte Zugversuchsproben in der Zugmaschine untersucht. Temperatur und Luftfeuchte waren gezielt unkontrolliert, um realistische Werte außerhalb von Laborbedingungen zu erhalten. Pro Charge wurden Schichtdicke und Füllgrad verändert. Ein höherer Füllgrad führt zu einem steigenden E-Modul. Die Ergebnisse geben Aufschluss darüber, welche Parameter entscheidend für einen großen E-Modul sind und wie weitere Testreihen aufgebaut werden sollten, um sich dem vom Hersteller angegebenen E-Modul zu nähern.

Rapid Prototyping has grown fast since it has been invented in the 1980s. Today, Rapid Prototyping is used in many different industries like engineering or medicine technology. Generative manufactured components might be cheaper than components which have been conventionally manufactured. There are different parameters which can be optimized to get high quality 3d-printed components in particular by using fused layer modelling. The main question is how are functionality, surface, and tensile strength influenced by parameters like infill, layer thickness, temperature, and humidity? In this experiment series, we tested standardized components in a tensile testing machine. Temperature and humidity were willful uncontrolled to get realistic results. The parameters infill and layer thickness were varied in each charge of printing. The largest elastic modulus was printed with an infill of 75 % and a layer thickness of 0,05 mm. The larger the infill is, the larger the elastic modulus gets. The results are a first step to identify the influence of the printing parameters to maximize the elastic modulus. The observed large deviation of the elastic modulus can be traced back to the fact of uncontrolled climate parameters (ambient temperature, humidity).