© E308-02-2

Bild: AFM-Ergebnisse einer tröpfchenartigen (a) und miteinander verbundenen (b) Phasenstruktur

AFM-Ergebnisse einer tröpfchenartigen (a) und miteinander verbundenen (b) Phasenstruktur

Bild: AFM-Ergebnisse einer tröpfchenartigen (a) und miteinander verbundenen (b) Phasenstruktur

Betreuer: J. Stampfl

Ko-Betreuer: H. Sandtner

Ph.D. Student: M.Ahmadi

Ziele: Das Ziel dieses Promotionsvorhabens ist die Entwicklung und Untersuchung von Methoden zur Bereitstellung von heterogenen, 3D-druckbaren Photopolymeren mit thermomechanischen Eigenschaften ähnlich zu Thermoplasten wie ABS. Trotz der Tatsache, dass die amorphen Photopolymere in der polymerbasierten additiven Fertigung höchste Steifigkeit, Festigkeit und Wärmeformbeständigkeit bieten, schränken ihre geringe Zähigkeit und Bruchdehnung ihre umfassende Verwendung in technischen Anwendungen des 3D-Drucks ein. Diese Nachteile rühren von der homogenen Beschaffenheit von amorphen Materialien her, die ihren Widerstand gegen Rissausbreitung begrenzt und sie bruchanfällig macht. Die Beseitigung dieses Nachteils durch geeignete Vorspannmechanismen kann ein breites Spektrum innovativer Anwendungen für 3D-gedruckte Teile eröffnen. Der relevanteste Ansatz zur Härtung, der den Eigenschaften von lichthärtbaren Harzen und einer vordefinierten Fertigung entspricht, besteht darin, eine Heterogenität im Bulk-Polymer zu erzeugen, ohne externe Instrumente zu verwenden. Dies ist durch einen Prozess möglich, der als photopolymerisationsinduzierte Phasentrennung (PhIPS) bekannt ist und Heterogenität in einem anfänglich homogenen System erzeugt, indem es geringfügig oder vollständig inkompatiblen Komponenten ermöglicht, mit dem Polymerisationsfortschritt zu diffundieren. Die resultierenden Strukturen bieten einstellbare mechanische Eigenschaften basierend auf dem Zusammenspiel von weichen und harten Phasen, sodass die etablierten Domänen in der Lage sind, die damit verbundene Energie der Rissausbreitung abzubauen und die Zähigkeit und Bruchdehnung zu erhöhen, ohne die Festigkeit oder Steifigkeit des Materials zu beeinträchtigen.