Gedruckte, polymere Formgedächtnisstrukturen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Michael Sinapius
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik ; Leichtbau, Textiltechnik
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447858794

Strukturen mit Formgedächtnisverhalten sind Forschungsgegenstand der Adaptronik. 4D Druck ermöglicht die additive Fertigung solcher Formgedächtnisstrukturen. Das Formgedächtnis ermöglicht eine Formänderung in Abhängigkeit von äußeren Stimuli. Die Stimuli können Temperatur, elektrische oder magnetische Felder oder Light sein. In diesem Projekt werden druckbare thermoplastische Polymere genutzt und mittels 4D Druck in Formgedächtnisstrukturen verwendet. Um ein verlässliches Formgedächtnisverhalten zu garantieren muss das Material charakterisiert werden. Dies geschieht mittels thermo-mechanischer Tests wie z.B. der Dynamisch-Mechanische Analyse oder dem kontrollierten testen des Formgedächtniszyklus. Darüber hinaus wird während des 4D Druckprozesses das thermoplastische Polymer aufgeschmolzen, eine Vorspannung eingebracht und abgekühlt. Dies erfordert Kenntnisse über die Rheologie des Materials. Hierfür sind Versuche im Rheometer geplant. Das Ziel des Projektes ist das Formgedächtnisverhalten simulativ abbilden zu können und das konstruktive Design und die Identifikation der Prozessparameter von 4D gedruckten Formgedächtnisstrukturen zu ermöglichen. Hierfür soll die Prozesskette von der Materialauswahl, des Designs, der Prozessparameter des Drucks und der Aktivierungsparameter des Stimulus betrachtet werden. Dies soll es ermöglichen den 4D Druck einen Schritt näher an die industrielle Prozesskette zu bringen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Markus Böl