Additive Fertigung von photosensitiven Multimaterialsystemen mittels Aerosol-Jet als Sprühverfahren

Additiv gefertigte Funktionsbauteile profitieren von den Möglichkeiten des Multimaterialdrucks, indem die mechanischen, chemischen und optischen Eigenschaften lokal variiert werden. Verfügbare Technologien für Polymerwerkstoffe genügen jedoch nicht den Anforderungen hinsichtlich Druckauflösung, Multimaterialdruck- und Biokompatibilitätsfähigkeit.

Deshalb wird in der vorliegenden Arbeit ein neuartiges Verfahren entwickelt, das iterativ im schichtweisen Aufbau eine flüssige Schicht mit einem Aerosol-Jet erzeugt und anschließend mittels UV-Laserstrahlung selektiv aushärtet. Ein neuartiges analytisches Modell für den Aerosol-Jet erlaubt die Abschätzung der Auftragsrate als Zielgröße. In empirischen Studien werden zwei hochviskose Materialien und drei Mischstufen verwendet, um in Aufbaurichtung die Materialzusammensetzung des Zielbauteils zu variieren. Das aus der Stereolithographie bekannte hochauflösende laserbasierte Aushärten ist daraufhin in der Lage, Hinterschnitte zu erzeugen.

Anhand einer härtegradvarianten Hörgeräteschale wird der automatisierte 3D-Druck demonstriert. Damit eröffnet die Hybride Stereolithographie erstmals den Druck von photosensitiven, hochviskosen und biokompatiblen Materialien für hochaufgelöste Funktionsbauteile.