Zeitschrift für Elektrotechnik und Elektronik

Polymerfilament mit geringer Brandreaktion: Formulierung, Modellierung der 3D-Druckbarkeit und Brandprüfung

Thomas Naze

Die additive Fertigung und insbesondere die Fused Filament Fabrication (FFF)-Technologie sind ausgereift genug für die Industrialisierung. Tatsächlich gibt es viele Arbeiten über neue Verbundfilamente für den 3D-Druck und die 3D-Druckbarkeit. Die meisten davon konzentrieren sich jedoch nur auf einen bestimmten Aspekt wie Temperaturänderungen, Bindungsbildung oder Rheologie, anstatt einen systemischen Ansatz zu verfolgen. Darüber hinaus befassen sich nur wenige Arbeiten mit 3D-Druck und Brandeigenschaften.

Ziel dieser Studie ist die Entwicklung eines neuen Filaments für FDM/FFF mit geringer Brandreaktion, um die Brandschutzanforderungen der Bahn- und Luftfahrtindustrie zu erfüllen. Zunächst wurde die Entwicklung einer geeigneten Definition der 3D-Druckbarkeit und eines mathematischen Modells zur Bestimmung dieser 3D-Druckbarkeit untersucht. Alle Parameter, die die 3D-Druckbarkeit beeinflussen, wurden bestimmt und die Buckingham-Theorie wurde angewendet, um die dimensionslosen Zahlen zu bestimmen, die diese 3D-Druckbarkeit beeinflussen. Die Auswirkungen der 3D-Druckparameter auf das Brandverhalten wurden dann über UL94-Tests (standardisierte vertikale Flammenausbreitung) und Cone-Calorimeter-Tests (Wärmefreisetzungsrate unter Strahlungswärmestrom) bewertet. Schließlich wurden Formulierungen entwickelt, um alle Anforderungen der Bahn- und Luftfahrtindustrie zu erfüllen.