Charakterisierung anisotroper wärmeleitfähiger Kunststoffe für das Fused Filament Fabrication Verfahren

Die additiven Fertigungsverfahren und damit auch das Fused Filament Fabrication (FFF) Verfahren erfreuen sich mit Blick auf aktuelle globale Herausforderungen und Kundenbedürfnisse einer steigenden Nachfrage. Die Erschließung neuer Anwendungsfelder wird dabei durch die Verfügbarkeit geeigneter Materialien limitiert. Ein derartiges Anwendungsfeld ist die Verwendung von wärmeleitfähigen Kunststoffen im Rahmen des thermischen Managements. Für technische Anwendungen sind Kenntnisse zur Verarbeitung und den wirkenden Einflussgrößen auf die Materialeigenschaften zwingend erforderlich. Die vorliegende Arbeit umfasst eine gesamtheitliche Betrachtung von wärmeleitfähigen Kunststoffen im FFF-Verfahren mit dem Schwerpunkt auf plättchenförmigen Füllstoffen. Dazu wird zunächst die Verarbeitung wärmeleitfähiger Kunststoffe im FFF-Verfahren beleuchtet. Das Ziel ist die Entwicklung geeigneter Prozesseinstellungen. Basierend darauf erfolgt die Untersuchung von Einflussgrößen auf die Materialeigenschaft der Wärmeleitfähigkeit, welche in dieser Arbeit nach der Messmethode, dem Material und dem Fertigungsverfahren gegliedert sind. Durch eine detaillierte Analyse werden die Wirkmechanismen der Einflussgrößen aufgezeigt. Die Identifizierung der maßgeblichen Einflussgrößen ermöglicht eine Modellbildung zur Vorhersage der Wärmeleitfähigkeit. Dieses Vorgehen intendiert die Übertragung auf weitere wärmeleitfähige Materialien, was den Aufwand experimenteller Untersuchungen reduziert.