Eingangsinformationen
* [[Optimierung Druckparameter|Optimierte Druckparameter]]

Ausgangsinformationen
* Materialabhängige Empfehlung chemischer Nachbehandlungsmethoden
* Ergebnisse der Erprobung diverser Methoden

Der zweite Teil der Nachbearbeitungsmethoden behandelt mögliche chemische Verfahren, mittels welcher die Oberflächenbeschaffenheit von Bauteilen verbessert wird. Ziel dieses Arbeitspaketes ist das Identifizieren von geeigneten Stoffen und Methoden, deren Auswirkung auf die Optik unterschiedlicher Materialien zu bewerten und die daraus resultierende Maßhaltigkeit zu dokumentieren. Weiter ist der Gewinn eines fundierten Verständnisses, auf welche Weise sich die unterschiedlichen chemischen Nachbehandlungen auf die Qualität der gedruckten Teile auswirken, zu untersuchen. Der Beginn der Bearbeitung dieser Untersuchung besteht darin, eine umfassende Recherche möglicher Chemikalien durchzuführen, wie diese auf das Bauteil aufzutragen sind und welche Sicherheitsaspekte dabei zu beachten sind. Anschließend an die Recherche werden drei technisch mögliche Methoden im Praxistest erprobt. Ziel hierbei ist es, die ausgewählten Methoden an repräsentativen 3D-gedruckten Bauteilen unterschiedlichen Materialtyps anzuwenden. So können die Eignung und Effektivität in Bezug auf die Verbesserung der Optik der Oberfläche bewertet werden. Weiterhin ist auch die Maßhaltigkeit zu betrachten.

= Chemische Nachbearbeitungsmethoden von FDM-3D-gedruckten Teilen - Recherche =

Das chemische Glätten ist eine verbreitete Nachbearbeitungstechnik für 3D-gedruckte Teile, die mit dem Fused Deposition Modeling (FDM) Verfahren hergestellt wurden. Ziel dieses Prozesses ist es, die Oberflächenqualität der Teile zu verbessern, indem sichtbare Schichtlinien minimiert und die Haptik sowie die optische Erscheinung optimiert werden. Durch den Einsatz spezifischer Lösungsmittel können die äußeren Schichten des Materials gezielt angelöst werden, was vermutlich zu einer glatten, glänzenden Oberfläche führt. Dieser Ansatz eignet sich insbesondere für Anwendungen, bei denen Ästhetik und Funktionalität gefragt sind [171]. Die Methode wird in verschiedenen Branchen eingesetzt, von der Herstellung ästhetisch ansprechender Prototypen bis hin zu funktionalen Teilen, die eine verbesserte Leistung erfordern. Trotz der Vorteile birgt das chemische Glätten Risiken, darunter die potenzielle Schwächung der Materialstruktur oder die Freisetzung gesundheitsschädlicher Dämpfe, weshalb die Wahl der geeigneten Chemikalien und die genaue Analyse ihrer Wirkung auf unterschiedliche Materialien von entscheidender Bedeutung sind [172][173].

= Wahl der Chemikalien und erwartetes Verhalten =

Für dieses Experiment wurden drei Chemikalien ausgewählt: Aceton, Dichlormethan (DCM) und Tetrahydrofuran (THF). Diese Stoffe wurden aufgrund ihrer unterschiedlichen chemischen Eigenschaften und ihrer potenziellen Wirkung auf die getesteten Materialien ausgewählt, nämlich PETG, PLA und GreenTEC Pro. Die Auswahl der Chemikalien basiert auf ihrer Verfügbarkeit, ihrem bekannten Einsatz in ähnlichen Prozessen und ihrer chemischen Interaktion mit polymeren Materialien [174][175].
{| class="wikitable"
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|'''Aceton'''
|Aceton ist dafür bekannt, mit bestimmten Polymeren wie ABS zu reagieren, jedoch ist seine Wirkung auf die untersuchten Materialien begrenzt. Für die Versuchsreihe wurde Aceton aufgrund seiner guten Verfügbarkeit und seines vergleichsweise geringen Gefahrenpotentials ausgewählt. Es wird angenommen, dass Aceton PLA in geringem Umfang angreift, während PETG und GreenTEC Pro weitgehend beständig bleiben.
Aus Sicherheitsgründen ist zu beachten: Aceton weist eine moderate Toxizität auf, ist entzündlich und kann bei Einatmen oder Hautkontakt Irritationen sowie Schwindel verursachen. Zur Sicherheit sollte in gut belüfteten Räumen oder unter einer Abzugshaube gearbeitet werden, während chemikalienbeständige Handschuhe und eine Schutzbrille getragen werden. Offene Flammen sollten vermieden werden [172][177].
|[[index.php?title=Medium:SDB Aceton DE.pdf|Sicherheitsdatenblatt]]
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|'''Dichlormethan (DCM)'''
|DCM ist ein leistungsfähiges Lösungsmittel, das die Oberflächen von PETG und PLA wirksam anlösen kann. Aufgrund seiner chemischen Beständigkeit wird jedoch erwartet, dass GreenTEC Pro nur geringfügig auf DCM reagiert. Für die Versuchsreihe wurde DCM gewählt, da es frei erhältlich ist und vom Filamenthersteller "Extrudr" als geeignetes Lösungsmittel für PETG empfohlen wird.
Aus Sicherheitsgründen ist zu beachten: Die Toxizität von DCM ist moderat bis hoch, da es krebserregend und stark toxisch ist. Es kann bei Inhalation Schwindel, Kopfschmerzen und Atemwegsreizungen verursachen. Arbeiten mit DCM sollten nur unter einer Abzugshaube durchgeführt werden, und es sind vollständige persönliche Schutzausrüstungen (PSA) erforderlich, einschließlich chemikalienbeständiger Handschuhe, Schutzbrille und Atemschutzmaske (Filter für organische Dämpfe) [171][173].
|[[index.php?title=Medium:SDB Dichlormethan DE.pdf|Sicherheitsdatenblatt]]
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|'''Tetrahydrofuran (THF)'''
|THF ist ein effektives Lösungsmittel, das PETG, PLA und GreenTEC Pro deutlich anlösen kann. Es wird eine ausgeprägte Oberflächenreaktion erwartet. Für die Versuchsreihe wurde THF aufgrund seiner freien Verfügbarkeit sowie der Empfehlung des Filamentherstellers "Extrudr" als geeignetes Lösungsmittel für GreenTEC Pro ausgewählt.
Aus Sicherheitsgründen ist zu beachten: THF ist hoch toxisch, entzündlich und kann das zentrale Nervensystem (ZNS) schädigen. Längere Exposition kann zu neurologischen Symptomen führen. Arbeiten mit THF erfordern eine Abzugshaube sowie vollständige persönliche Schutzausrüstung (PSA), einschließlich chemikalienbeständiger Handschuhe, Schutzbrille und Atemschutzmaske für organische Dämpfe [174][175].
|[[index.php?title=Medium:SDB Tetrahydrofuran DE.pdf|Sicherheitsdatenblatt]]
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= Industriestandard Vapor-Smoothing =
In der industriellen Fertigung wird das Verfahren des Vapor-Smoothings angewendet, um die Oberflächenqualität von 3D-gedruckten Kunststoffbauteilen zu optimieren. Dieses Nachbearbeitungsverfahren dient insbesondere dazu, die für das Fused Deposition Modeling (FDM) charakteristischen Schichtlinien (Layerlines) zu reduzieren, um eine glattere, optisch ansprechendere Oberfläche zu erzielen.

Das Verfahren erfolgt in einem hermetisch abgeschlossenen Behälter, dessen Volumen im Vergleich zum Bauteil signifikant größer ist. Innerhalb dieses Behälters wird ein geeignetes Lösungsmittel verdampft, dessen Dampf das Kunststoffbauteil einen gewissen Zeitraum ausgesetzt ist. Die Expositionsdauer hängt von mehreren Parametern ab, darunter das verwendete Material, die geometrische Größe des Bauteils sowie die spezifischen Eigenschaften des Lösungsmittels. Ein entscheidender Aspekt des Prozesses ist, dass das Bauteil ausschließlich mit dem verdampften Lösungsmittel in Kontakt kommt und nicht mit der flüssigen Phase. Ein direkter Kontakt mit der Flüssigkeit könnte zu unkontrollierten Materialverformungen oder ungleichmäßigen Oberflächenstrukturen führen. Der Lösungsmitteldampf bewirkt eine leichte Auflösung der obersten Kunststoffschichten, wodurch sich Oberflächenunregelmäßigkeiten verringern. Nach dem Entfernen des Bauteils aus der Dampfkammer verdampfen die Lösungsmittelreste, sodass eine homogene, glatte und oftmals glänzende Oberfläche zurückbleibt.

Eine genaue Kontrolle der Prozessparameter wie Temperatur, Druck und Expositionsdauer ist essenziell, um eine gleichmäßige Oberflächenbehandlung sicherzustellen. Zudem können unterschiedliche Kunststoffe variierende Wechselwirkungen mit spezifischen Lösungsmitteln aufweisen, was bei der Wahl der chemischen Substanz zu berücksichtigen ist.

= Vorgehensweise der Versuchsdurchführung =
Da im Rahmen dieser Untersuchung eine experimentelle Umsetzung des Vapor-Smoothings aufgrund zeitlicher Einschränkungen sowie fehlender technischer Ausrüstung nicht möglich ist, wird der Effekt alternativer Benetzungsmethoden analysiert. Ziel ist es, Verfahren zu identifizieren, die mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine Verbesserung der Oberflächenqualität bewirken können.

'''Es wurden drei alternative Methoden getestet:'''

* Aufbringen eines feinen Sprühnebels mittels einer Pumpflasche
* Auftragen des Lösungsmittels mit einem Pinsel
* Direktes Eintauchen des Bauteils in das Lösungsmittel

Als Testobjekt ist ein Würfel mit den Abmessungen 20 x 20 x 20 mm definiert. Die Druckparameter sind auf eine Schichthöhe von 0,2 mm und einer Infill-Dichte von 25 % festgelegt. Jeder Würfel wird in fünffacher Ausführung hergestellt. Vor Beginn der Versuchsreihe wird jedes Bauteil mit einer individuellen Kennung versehen, indem eine Nummer mithilfe eines Stempeleisens in die Unterseite geprägt wird. Anschließend werden die geometrischen Grundmaße der Würfel vermessen und in eine eigens dafür erstellte Excel-Tabelle eingetragen.

Das Besprühen mit Lösungsmittelnebel durch eine Pumpflasche wird als Hauptmethode für die Untersuchung gewählt, da es dem Prinzip des Vapor-Smoothings am ähnlichsten ist. Hierbei wird jeweils ein Würfel aus jedem Material mit jedem der gewählten Lösungsmittel besprüht, um die chemischen Wechselwirkungen zu evaluieren. Jedes Material wird somit einmal mit jedem getesteten Lösungsmittel behandelt. Ziel war es, mögliche unerwünschte Effekte wie Rissbildung, übermäßige Materialauflösung oder Verfärbungen frühzeitig zu identifizieren. Darüber hinaus wird für Vergleichszwecke jeweils ein Würfel pro Material sowohl mit einem Pinsel bestrichen als auch vollständig in das Lösungsmittel eingetaucht. Wichtig ist hierbei, dass für jedes Material das jeweilige empfohlene Lösungsmittel verwendet wird, um bestmögliche Ergebnisse zu erzielen. Nach der Behandlung werden die Bauteile in einer kontrollierten Umgebung gelagert, bis das Lösungsmittel vollständig verdunstet ist.

Chemische Nachbehandlung

2025-02-06T12:55:30Z

Vincent Greinecker:

2025-02-06T12:14:18Z

Vincent Greinecker: /* Auswahl der Chemikalien und erwartetes Verhalten */

= Vincent Greinecker, 29.10.2024 =
Eingangsinformationen
* [[Optimierung Druckparameter|Optimierte Druckparameter]]

Ausgangsinformationen
* Materialabhängige Empfehlung chemischer Nachbehandlungsmethoden
* Ergebnisse der Erprobung diverser Methoden

Der zweite Teil der Nachbearbeitungsmethoden behandelt mögliche chemische Verfahren, mittels welcher die Oberflächenbeschaffenheit von Bauteilen verbessert wird. Ziel dieses Arbeitspaketes ist das Identifizieren von geeigneten Stoffen und Methoden, deren Auswirkung auf die Optik unterschiedlicher Materialien zu bewerten und die daraus resultierende Maßhaltigkeit zu dokumentieren. Weiter ist der Gewinn eines fundierten Verständnisses, auf welche Weise sich die unterschiedlichen chemischen Nachbehandlungen auf die Qualität der gedruckten Teile auswirken, zu untersuchen. Der Beginn der Bearbeitung dieser Untersuchung besteht darin, eine umfassende Recherche möglicher Chemikalien durchzuführen, wie diese auf das Bauteil aufzutragen sind und welche Sicherheitsaspekte dabei zu beachten sind. Anschließend an die Recherche werden drei technisch mögliche Methoden im Praxistest erprobt. Ziel hierbei ist es, die ausgewählten Methoden an repräsentativen 3D-gedruckten Bauteilen unterschiedlichen Materialtyps anzuwenden. So können die Eignung und Effektivität in Bezug auf die Verbesserung der Optik der Oberfläche bewertet werden. Weiterhin ist auch die Maßhaltigkeit zu betrachten.

= Chemische Nachbearbeitungsmethoden von FDM-3D-gedruckten Teilen - Recherche =

Das chemische Glätten ist eine verbreitete Nachbearbeitungstechnik für 3D-gedruckte Teile, die mit dem Fused Deposition Modeling (FDM) Verfahren hergestellt wurden. Ziel dieses Prozesses ist es, die Oberflächenqualität der Teile zu verbessern, indem sichtbare Schichtlinien minimiert und die Haptik sowie die optische Erscheinung optimiert werden. Durch den Einsatz spezifischer Lösungsmittel können die äußeren Schichten des Materials gezielt angelöst werden, was vermutlich zu einer glatten, glänzenden Oberfläche führt. Dieser Ansatz eignet sich insbesondere für Anwendungen, bei denen Ästhetik und Funktionalität gefragt sind [171]. Die Methode wird in verschiedenen Branchen eingesetzt, von der Herstellung ästhetisch ansprechender Prototypen bis hin zu funktionalen Teilen, die eine verbesserte Leistung erfordern. Trotz der Vorteile birgt das chemische Glätten Risiken, darunter die potenzielle Schwächung der Materialstruktur oder die Freisetzung gesundheitsschädlicher Dämpfe, weshalb die Wahl der geeigneten Chemikalien und die genaue Analyse ihrer Wirkung auf unterschiedliche Materialien von entscheidender Bedeutung sind [172][173].

= Wahl der Chemikalien und erwartetes Verhalten =

Für dieses Experiment wurden vier Chemikalien ausgewählt: Isopropanol (ISO), Aceton,
Dichlormethan (DCM) und Tetrahydrofuran (THF). Diese Stoffe wurden aufgrund ihrer
unterschiedlichen chemischen Eigenschaften und ihrer potenziellen Wirkung auf die
getesteten Materialien ausgewählt, nämlich PETG, PLA und GreenTEC Pro. Die Auswahl der
Chemikalien basiert auf ihrer Verfügbarkeit, ihrem bekannten Einsatz in ähnlichen Prozessen
und ihrer chemischen Interaktion mit polymeren Materialien [174][175].
{| class="wikitable"
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|'''Aceton'''
|Aceton ist dafür bekannt, mit bestimmten Polymeren wie ABS zu reagieren, jedoch ist seine Wirkung auf die untersuchten Materialien begrenzt. Für die Versuchsreihe wurde Aceton aufgrund seiner guten Verfügbarkeit und seines vergleichsweise geringen Gefahrenpotentials ausgewählt. Es wird angenommen, dass Aceton PLA in geringem Umfang angreift, während PETG und GreenTEC Pro weitgehend beständig bleiben.
Aus Sicherheitsgründen ist zu beachten: Aceton weist eine moderate Toxizität auf, ist entzündlich und kann bei Einatmen oder Hautkontakt Irritationen sowie Schwindel verursachen. Zur Sicherheit sollte in gut belüfteten Räumen oder unter einer Abzugshaube gearbeitet werden, während chemikalienbeständige Handschuhe und eine Schutzbrille getragen werden. Offene Flammen sollten vermieden werden [172][177].
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|'''Dichlormethan (DCM)'''
|DCM ist ein leistungsfähiges Lösungsmittel, das die Oberflächen von PETG und PLA wirksam anlösen kann. Aufgrund seiner chemischen Beständigkeit wird jedoch erwartet, dass GreenTEC Pro nur geringfügig auf DCM reagiert. Für die Versuchsreihe wurde DCM gewählt, da es frei erhältlich ist und vom Filamenthersteller "Extrudr" als geeignetes Lösungsmittel für PETG empfohlen wird.
Aus Sicherheitsgründen ist zu beachten: Die Toxizität von DCM ist moderat bis hoch, da es krebserregend und stark toxisch ist. Es kann bei Inhalation Schwindel, Kopfschmerzen und Atemwegsreizungen verursachen. Arbeiten mit DCM sollten nur unter einer Abzugshaube durchgeführt werden, und es sind vollständige persönliche Schutzausrüstungen (PSA) erforderlich, einschließlich chemikalienbeständiger Handschuhe, Schutzbrille und Atemschutzmaske (Filter für organische Dämpfe) [171][173].
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|-
|'''Tetrahydrofuran (THF)'''
|THF ist ein effektives Lösungsmittel, das PETG, PLA und GreenTEC Pro deutlich anlösen kann. Es wird eine ausgeprägte Oberflächenreaktion erwartet. Für die Versuchsreihe wurde THF aufgrund seiner freien Verfügbarkeit sowie der Empfehlung des Filamentherstellers "Extrudr" als geeignetes Lösungsmittel für GreenTEC Pro ausgewählt.
Aus Sicherheitsgründen ist zu beachten: THF ist hoch toxisch, entzündlich und kann das zentrale Nervensystem (ZNS) schädigen. Längere Exposition kann zu neurologischen Symptomen führen. Arbeiten mit THF erfordern eine Abzugshaube sowie vollständige persönliche Schutzausrüstung (PSA), einschließlich chemikalienbeständiger Handschuhe, Schutzbrille und Atemschutzmaske für organische Dämpfe [174][175].
|
|}

==Isopropanol (ISO)==

Isopropanol wird erwartet, die Materialien zu reinigen, ohne eine chemische Reaktion
hervorzurufen. Es löst typischerweise keine Oberflächenschicht auf, weshalb es als Referenz
für sichere Reinigungsanwendungen dient. Die Toxizität von Isopropanol ist gering; es kann
jedoch bei Kontakt mit Haut oder Augen reizend wirken. Dämpfe können bei hohen
Konzentrationen Schwindel oder Kopfschmerzen verursachen. Zum Schutz sollten
Handschuhe (z. B. Nitrilhandschuhe) und eine Schutzbrille getragen werden, und es ist darauf
zu achten, in gut belüfteten Räumen zu arbeiten [176].

==Aceton==

Aceton ist bekannt dafür, mit bestimmten Polymeren wie ABS zu reagieren, aber seine Wirkung auf die getesteten Materialien ist begrenzt. Es wird erwartet, dass Aceton PLA in geringem Maße angreift, während PETG und GreenTEC Pro weitgehend resistent bleiben. Aceton weist eine moderate Toxizität auf, ist entzündlich und kann bei Einatmen oder Hautkontakt Irritationen sowie Schwindel verursachen. Zur Sicherheit sollte in gut belüfteten Räumen oder unter einer Abzugshaube gearbeitet werden, während chemikalienbeständige Handschuhe und eine Schutzbrille getragen werden. Offene Flammen sollten vermieden werden [172][177].

==Dichlormethan (DCM)==

DCM ist ein starkes Lösungsmittel, das die Oberflächen von PETG und PLA effektiv angreifen
und glätten kann. Es wird jedoch erwartet, dass GreenTEC Pro aufgrund seiner chemischen
Resistenz nur minimal auf DCM reagiert. Die Toxizität von DCM ist hoch, da es krebserregend
und stark toxisch ist. Es kann bei Inhalation Schwindel, Kopfschmerzen und
Atemwegsreizungen verursachen. Arbeiten mit DCM sollten nur unter einer Abzugshaube
durchgeführt werden, und es sind vollständige persönliche Schutzausrüstungen (PSA)
erforderlich, einschließlich chemikalienbeständiger Handschuhe, Schutzbrille und
Atemschutzmaske (Filter für organische Dämpfe) [171][173].

==Tetrahydrofuran (THF)==

THF kann PETG und PLA effektiv auflösen und glätten. Es wird eine deutliche
Oberflächenreaktion erwartet. Für GreenTEC Pro wird jedoch aufgrund seiner höheren
chemischen Stabilität eine geringe bis keine Reaktion vermutet. THF ist hoch toxisch,
entzündlich und kann das zentrale Nervensystem (ZNS) schädigen. Längere Exposition kann
zu neurologischen Symptomen führen. Arbeiten mit THF erfordern eine Abzugshaube sowie
PSA, einschließlich chemikalienbeständiger Handschuhe, Schutzbrille und Atemschutzmaske
für organische Dämpfe [174][175].

Projektarbeit Maximilian Beck, Luca Schmid, Andrei Zemba, Vincent Greinecker

2025-02-06T11:22:13Z

Vincent Greinecker: /* ToDo-Liste Oberflächengestaltung und Maßhaltigkeit im FDM 3D-Druck */

= Möglichkeiten der Oberflächengestaltung und Maßhaltigkeit im FDM 3D-Druck =

== Aufgabenanalyse ==
Die Aufgabe des Teams FDM-3D-Druck besteht in der Bearbeitung dreier großer Themengebiete. Bei den Themengebieten Einflussfaktoren auf die Druckqualität sowie Nachbearbeitung/-behandlung von FDM-3D-Druck-Oberflächen handelt es sich um wissenschaftliche, auf Recherche und Experiment fokussierte Aufgabenbereiche. Der Aufgabenbereich „Zusammenarbeit mit Entwicklungsgruppen“ ist im Gegensatz zu den anderen Themenbereichen darauf fokussiert, in einer beratenden sowie fertigenden Kapazität für die Detailentwicklung und den Prototypenbau zur Verfügung zu stehen.

=== Einflussfaktoren auf die Druckqualität (Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit) ===
Das Ziel, welches hinter den Aufgaben in diesem Themenbereich steht, liegt darin, Einflussfaktoren, welche die Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit von FDM-gedruckten Teilen beeinflussen, zu identifizieren, diese zu dokumentieren und Lösungen zu definieren. Bei der Oberfläche ist zudem darauf zu achten, eine möglichst neutral aussehende Oberfläche zu erzeugen.

Die Qualität eines jeden Druckes ist stark abhängig von den in der Slicer-Software hinterlegten Druckparametern. Damit sowohl eine gute Oberflächenqualität als auch eine adäquate Maßhaltigkeit der gefertigten Teile gewährleistet werden können, müssen diese Druckparameter optimiert werden. Hierbei handelt es sich um einen iterativen Prozess, welcher spezifisch für unterschiedliche Filamente durchgeführt werden muss. Um die Auswirkungen der veränderten Parameter analysieren zu können, müssen Testdrucke durchgeführt und anhand des Druckergebnisses die Einstellungen weiter angepasst werden, bis ein optimales Ergebnis erzielt wird.

Neben den Druckparametern spielt auch die Art des für den Druck genutzten Materials bzw. Filaments eine Rolle. Verschiedene Materialien lassen sich unterschiedlich gut drucken und hinterlassen selbst mit optimierten Druckparametern ein stark voneinander abweichendes optisches Ergebnis. Auch die Genauigkeit eines Druckes kann abhängig von der Wahl des Materials sein. Es soll also analysiert werden, welche Materialien besonders gut geeignet sind, um maßhaltige sowie optisch ansprechende Teile zu erzeugen.

Neben den Einflussfaktoren, welche durch die Materialwahl sowie Druckereinstellungen charakterisiert werden können, lässt sich die Oberfläche eines Druckes durch das Nutzen unterschiedlicher Druckplatten beeinflussen. Druckplatten sind ein Bauteil eines FDM-3D-Druckers und stellen die Oberflächen dar, auf welchen ein Teil gefertigt wird. Die Aufgabe besteht darin, anhand einer Recherche ein Dokument zu erstellen, in welchem sowohl technische Details als auch praktische Anwendungen verschiedener Druckplattenoberflächen aufgeführt werden. Zudem soll der Produktionsvorgang von Druckplatten beleuchtet und erklärt werden.

Zusätzlich zu den in diesem Themenbereich bereits aufgeführten Aufgaben sind nachfolgend noch weitere optionale Aufgaben zu finden. Bei diesen steht es dem Team frei, diese zu bearbeiten.

Auf dem Markt für 3D-Drucker sind eine Vielzahl an Firmen und noch mehr Produkte vertreten. Es gilt also zu beleuchten, ob ein qualitativer Einfluss in der Wahl des Druckers besteht. Hierzu müssen Testdrucke mit den gleichen Materialien sowie den gleichen Druckparametern auf unterschiedlichen Maschinen durchgeführt werden. Der Vergleich der Ergebnisse soll hierbei dokumentiert und analysiert werden.

Dadurch, dass die meisten Produzenten von 3D-Druckern ihre eigene Slicer-Software anbieten, sollte auch der Einfluss dieser auf die Druckqualität untersucht werden. Um den Einfluss messbar darzustellen, muss auf dem gleichen Drucker der gleiche Testdruck mit den gleichen Druckparametern durchgeführt werden. Der für den Vergleich nötige Unterschied muss darin liegen, dass zur Vorbereitung der Druckdatei unterschiedliche Slicer verwendet werden. Das Vorgehen sowie das Ergebnis sollen dokumentiert und analysiert werden.

=== Nachbearbeitung/-behandlung von FDM 3D-Druck Oberflächen ===
In diesem Themenbereich sollen Möglichkeiten der Nachbearbeitung/-behandlung von 3D-gedruckten Oberflächen beleuchtet werden. Diese Möglichkeiten sollen in Bezug auf die resultierende Optik sowie die Veränderung der Abmaße untersucht werden.

Eine der verbreitetsten Nachbearbeitungsmöglichkeiten in der herkömmlichen Fertigung von Teilen liegt in der mechanischen Nachbearbeitung. In der Zerspanung sind beispielsweise die Verfahren wie Schleifen, Fräsen oder Drehen sehr verbreitet. Hier gilt es durch Recherche herauszufinden, welche Möglichkeiten sich im Bereich des 3D-Drucks bieten, diese, wenn möglich, im Praxistest zu erproben und die Ergebnisse zu bewerten. Schlussendlich soll ein Dokument erstellt werden, in welchem verschiedene mechanische Nachbearbeitungsmethoden aufgeführt werden. Die Vorgehensweise dieser soll behandelt werden und eine Empfehlung für unterschiedliche Materialien ausgesprochen werden.

Neben der mechanischen Nachbearbeitung ist zudem die chemische in diversen Fertigungszweigen sehr verbreitet. Auch hier gilt es, die Recherche nach möglichen Verfahren zu betreiben, einzuschätzen, welche an der Hochschule absolvierbar sind, diese zu erproben und aus den Ergebnissen Schlüsse zu ziehen. Die Recherche, die Vorgehensweise der Erprobung sowie die Ergebnisse sollen in einem Dokument festgehalten werden. Neben den bisher genannten Bereichen zur Nachbehandlung gibt es noch den Bereich der Beschichtungsmethoden, welche als optionale Aufgabe dem Team zur Verfügung stehen. Bei den beschichtenden Methoden handelt es sich um Disziplinen wie das Lackieren oder Verspachteln von Oberflächen. Zu Beginn soll Recherche betrieben werden, welche Beschichtungsmethoden in der 3D-Druck-Branche Anwendung finden. Einige von ihnen sollen dann im Versuch erprobt werden. Die Vorgehensweise sowie das Ergebnis der Erprobungen sollen festgehalten und dokumentiert werden.

=== Zusammenarbeit mit Entwicklungsgruppen ===
Parallel zu den Untersuchungen der Gruppe FDM-3D-Druck werden durch die Detailentwicklung sowie den Prototypenbau Bauteile für das Projekt zur technischen Beeinflussbarkeit der Geschmackssache Kaffee entworfen und entwickelt. Diese Teile sollen später mittels 3D-Druck gefertigt werden. Hier liegt die Aufgabe des Teams darin, für Fragen hinsichtlich Machbarkeit, Material etc. beratend zur Verfügung zu stehen. So soll sichergestellt werden, dass die durch die Entwicklungsgruppen entworfenen Bauteile später auch gefertigt werden können. Der Schritt der Fertigung fällt auch in den Aufgabenbereich der Gruppe FDM-3D-Druck. Hierbei wird darauf zu achten sein, die notwendigen Bauteile in ausreichend hoher Qualität zu produzieren. Mögliche Lehren aus den zuvor durchgeführten Recherchen und Optimierungen sollen, wenn möglich, angewendet werden, um Bauteile mit hoher Qualität zu fertigen.

== Zielvereinbarung ==
Diese Projektarbeit hat das Ziel, die verschiedenen Einflussfaktoren auf die Druckqualität von FDM-3D-Drucken zu untersuchen und zu verbessern. Im Fokus stehen dabei sowohl die Oberflächenqualität als auch die Maßhaltigkeit der Druckteile. Zusätzlich sollen mögliche Nachbearbeitungsmethoden für die Bauteiloberfläche evaluiert werden, um die ästhetischen und funktionellen Eigenschaften der gedruckten Objekte zu optimieren. 
Ein wesentlicher Bestandteil der Arbeit ist die Analyse des Einflusses unterschiedlicher Filamentarten, wie PETG und Greentech Pro, auf die Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit. Hierzu werden spezifische Testdrucke definiert, durchgeführt und anschließend vermessen sowie bewertet. Die Dokumentation der Untersuchungsergebnisse ist ein zentrales Element dieses Abschnitts. 
Des Weiteren wird angestrebt, die Druckparameter für die verwendeten Filamente zu optimieren. Durch systematische Testdrucke sollen optimale Druckeinstellungen ermittelt werden, wobei die Ergebnisse analysiert und schrittweise Anpassungen vorgenommen werden, bis ein zufriedenstellendes Oberflächenresultat erzielt wird. Die Optimierungsschritte sowie die erzielten Endergebnisse werden umfassend dokumentiert. 
Optional werden der Einfluss verschiedener Druckplattenbeschichtungen und die Wirkung texturierter Oberflächen, zum Beispiel durch Fuzzy Skin, untersucht. Ebenfalls optional könnte der Einfluss verschiedener FDM-Drucker sowie unterschiedlicher Slicersoftware auf das Druckergebnis erforscht werden. Zusätzlich werden sowohl mechanische als auch chemische Nachbearbeitungsmöglichkeiten für die Bauteiloberfläche recherchiert, getestet und hinsichtlich ihrer Wirksamkeit bewertet. Dies umfasst Methoden wie Abschleifen, Verspachteln, Primern und Lackieren der Oberflächen. 
Ein kontinuierlicher Austausch mit den anderen Entwicklungsgruppen ist vorgesehen, um die Druckbarkeit der Teile zu diskutieren und Druckaufträge effizient auszuführen. Durch den Abschluss dieses Projekts wird ein umfassendes Verständnis für die Einflussfaktoren im FDM-3D-Druck angestrebt, während gleichzeitig die Oberflächenqualität durch geeignete Nachbearbeitungsmethoden verbessert werden soll.

== Arbeitspakete ==
=== Status ===
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätigt 

=== ToDo-Liste Oberflächengestaltung und Maßhaltigkeit im FDM 3D-Druck ===

{| class="wikitable sortable"
|+
|-
! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Priorität !! Status !! WV
|-
| 1.1 || [[Optimierung Druckparameter|Optimierung der Druckparameter für 3D-Druck Filamente]]|| || || 100 ||
|-
| 1.2 || [[Einfluss Material|Einfluss des verwendeten Materials auf die Druckqualität]]|| || || 100 ||
|-
| 1.3 || [[Druckplatten|Einfluss verschiedener Druckplatten auf die Druckqualität]]|| || || 100 ||
|-
| 1.4 || [[Drucker|Einfluss unterschiedlicher FDM-Drucker auf die Druckqualität]] || Maximilian Beck || || 10 ||(optional)
|-
| 1.5 || [[Texturierungsmethoden|Untersuchung von Texturierungsmethoden für verbesserte Druckoberflächen]] || || || 100 ||
|-
| 2.1.0 || [[Mechanische Nachbearbeitungsmethoden Recherche|Mechanische Nachbearbeitungsmethoden für Bauteiloberflächen Recherche]] || || || 100 ||
|-
| 2.1.1 || [[Mechanische Nachbearbeitungsmethoden|Mechanische Nachbearbeitungsmethoden für Bauteiloberflächen]] || Luca Schmid || || 100 ||
|-
| 2.2 || [[Chemische Nachbehandlung|Chemische Nachbehandlungen für Bauteiloberflächen]] || Luca Schmid || || 70 ||05.02.2025
|-
| 3 || [[Fertigung von Bauteilen|Fertigungsdokumentation von Bauteilen]] || Greinecker Vincent|| || 30 ||05.02.2025
|}

= Besprechungsprotokolle =
* [[Projektrücksprache 17.10.2024]]
* [[Projektrücksprache 29.10.2024]]
* [[Projektrücksprache 13.11.2024]]
* [[Projektrücksprache 27.11.2024]]
* [[Projektrücksprache 11.12.2024]]
* [[Projektrücksprache 08.01.2025]]
* [[Projektrücksprache 05.02.2024]]

Einfluss Material

2025-02-05T14:19:29Z

Vincent Greinecker:

Eingangsinformationen
* optimierte Druckparameter
* verwendete Filamentarten
* .STL Datei für Testdrucke

Ausgangsinformationen
* Vergleich der Filamentarten bezüglich Maßhaltigkeit und Oberflächenbeschaffenheit
* Herangehensweise zur Gegenüberstellung der Filamente

Die Wahl des zur Produktion zu nutzenden Werkstoffes hängt sowohl in der herkömmlichen Fertigung als auch in der additiven von den vom Endprodukt geforderten Eigenschaften ab. Nachfolgend wird die Art des 3D-Druck-Filaments als Einflussfaktor auf die Maßhaltigkeit von gefertigten Teilen untersucht. Damit diese Untersuchung durchgeführt werden kann, muss zunächst das Arbeitspaket [[Optimierung Druckparameter]] abgeschlossen worden sein.

Um einen repräsentativen Vergleich der Filamente zu ermöglichen, sind Variablen, abgesehen von dem zu druckenden Material, zu vermeiden. Deshalb sollen alle nötigen Testdrucke für diese Untersuchung unter Verwendung der hergeleiteten optimierten Druckparameter durchgeführt werden. Zudem ist eine Schwankung im Ergebnis durch die Verwendung unterschiedlicher Drucker innerhalb der Testreihe zu eliminieren. Sämtliche Drucke werden auf dem gleichen Gerät durchgeführt. Mit jeder Filamentart werden drei Testdrucke des bereits im Kapitel [[Optimierung Druckparameter]] verwendeten Testmodels gefertigt. So ist es möglich, eine Standardabweichung sowie einen Mittelwert der Maßhaltigkeit jedes Materials zu bestimmen. Zudem entsteht daraus die Möglichkeit, die Reproduzierbarkeit der Oberflächenbeschaffenheit zu überprüfen. Nach der Fertigung sämtlicher Testdrucke werden diese vermessen und eine qualitative Beurteilung der Oberfläche wird durchgeführt. Anhand dieser Daten und Ergebnisse wird ein Vergleich zwischen den Filamenttypen aufgestellt. Des Weiteren wird die Schwindung der unterschiedlichen Materialien gesondert betrachtet und untersucht, wie diese kompensiert werden kann.

= Fertigen von Testkörpern =
[[Datei:TestObjekt3x.jpg|rechts|rahmenlos|267x267px]]
Im ersten Schritt werden für jedes Filament (CR-Wood, Greentech Pro, Sunlu PLA und PETG) Testkörper mit den zuvor optimierten Druckparametern aus dem jeweiligen Arbeitspaket gedruckt. Diese Testkörper beinhalten verschiedene geometrische Formen, darunter Bohrungen und enge Toleranzbereiche, die für eine präzise Messung und Beurteilung der Maßhaltigkeit des Materials wichtig sind. Der Testkörper wird dreimal mit demselben Material und denselben Druckeinstellungen gedruckt.

'''Ziel:'''

* '''Bestimmung der Abweichungen durch den Druckprozess''': Dies hilft dabei, festzustellen, wie wiederholbar der Druckprozess bei wiederholten Drucken mit demselben Material und denselben Parametern abläuft. Es wird geprüft, ob die Maßhaltigkeit des Drucks im wiederholten Druckprozess stabil bleibt oder ob es zu nennenswerten Abweichungen kommt. Aus den Messwerten kann eine gemittelte Abweichung errechnet werden.
* '''Erwartung''': Es wird keine signifikante Abweichung erwartet. Etwaige minimaler Abweichungen könnten durch den Druckprozess oder durch kleinste Schwankungen in der Materialzufuhr verursacht werden.

= Reproduzierbarkeit der Messwerte (Streuung und Vergleichbarkeit) =
Im nächsten Schritt werden die Maße des Testkörpers, der dreimal gedruckt wurde, mit den Sollmaßen der originalen STL-Datei verglichen. Für diesen Schritt wird eine präzise Messung entlang der X-, Y- und Z-Achse vorgenommen. Dies erfolgt mit einem geeigneten Messgerät wie einer digitalen Schieblehre, um millimetergenaue Werte zu erfassen. Es wird überprüft, ob die gedruckten Teile die vorgesehenen Maße einhalten oder ob es zu einer Schwindung kommt.

'''GreenTEC-PRO'''

Die Standardabweichungen der Messungen sind durchgehend gering, mit Werten im Bereich von 0,006 mm (B1) bis maximal 0,040 mm (H4). Dies deutet auf eine sehr gute Reproduzierbarkeit der Messungen hin. Die Schwankungen liegen im Bereich der Messtoleranzen und erlauben einen direkten Vergleich der Drucke untereinander. Es gibt keine Hinweise auf systematische Abweichungen, die die Vergleichbarkeit beeinträchtigen könnten.

'''Extrudr-PETG'''

Die Standardabweichungen für Extrudr-PETG sind insgesamt ebenfalls gering, mit einem ähnlichen Muster wie bei GreenTEC-PRO. Die größten Schwankungen treten bei L5 (0,090 mm) und H4 (0,055 mm) auf. Trotzdem sind die Werte konsistent genug, um die Drucke untereinander vergleichen zu können. PETG zeigt eine gute Stabilität, insbesondere in der XY-Ebene.

'''Sunlu-PLA'''

Die Standardabweichungen bei Sunlu-PLA sind etwas größer als bei GreenTEC-PRO und Extrudr-PETG, vor allem bei Höhenmaßen wie H2 (0,042 mm). Dies deutet auf eine etwas geringere Reproduzierbarkeit hin, insbesondere in der Z-Achse. Die Konsistenz ist dennoch ausreichend, um die Drucke miteinander zu vergleichen, wobei größere Schwankungen in der Z-Achse zu berücksichtigen sind.

'''Creality Wood'''

Bei Creality Wood sind die Standardabweichungen ebenfalls gering, mit Ausnahme einzelner Maße wie L5 (0,100 mm) und H8 (0,031 mm). Diese höheren Werte könnten durch die ungleichmäßige Materialzusammensetzung oder Schwankungen im Druckprozess bedingt sein. Insgesamt bleibt die Reproduzierbarkeit gut, insbesondere in der XY-Ebene, und die Drucke sind vergleichbar.

'''Zusammenfassend''' lässt sich sagen, dass alle Filamente eine ausreichende Reproduzierbarkeit der Messwerte bieten. GreenTEC-PRO und Extrudr-PETG zeigen die besten Ergebnisse, während Sunlu-PLA und Creality Wood leichte Schwächen, insbesondere in der Z-Achse, aufweisen.

= Berechnung der Schwindung =
[[Datei:Messung Testobjekt PLA.jpg|mini|267x267px|Messung zur anschließenden Berechnung der Schwindung]]
Mit den gemessenen Werten können die Schwindungsraten des Materials berechnet werden. Diese Berechnung gibt Aufschluss darüber, wie stark das Material während des Druckprozesses seine Form verändert. Die Schwindung kann als der Unterschied zwischen den geplanten und den gemessenen Maßen des Testkörpers betrachtet werden, ausgedrückt als Prozentsatz der Gesamtgröße des Objekts.

Formel für Schwindung: Schwindung (%)=((Sollmaß−Istmaß)/Sollmaß)×100

Die Schwindung wird dann genutzt, um die Skalierung des Modells im Slicer zu korrigieren. Je nach Filamenttyp und Druckumgebung kann die Schwindung unterschiedlich ausfallen. Für den Orcaslicer lässt sich die Schwindung im Profil des jeweiligen Filaments festlegen. Hier bedeutet 100 % keine Schwindung. Wenn nun eine Schwindung von 2 % errechnet wird, muss der Schwindungswert im Slicer auf 98 % angepasst werden.

= Neuer Druck mit korrigierten Einstellungen =
Nachdem die Schwindungswerte für jedes Material berechnet und im Slicer eingestellt wurden, erfolgt ein zweiter Druck des Testkörpers. Dieser wird mit den neu kalkulierten Skalierungswerten gedruckt, um zu überprüfen, ob die Abweichungen nun minimiert wurden. Sollte der Druckkörper mit den neuen Einstellungen gut mit den Sollmaßen übereinstimmen, können die Einstellungen als gültig betrachtet werden

= Analyse der Ergebnisse und Vergleich der Materialien =
Nachdem die Testkörper für alle vier Filamente (CR-Wood, Greentech Pro, Sunlu PLA und PETG) mit den angepassten Einstellungen gedruckt wurden, werden die Ergebnisse der Messungen miteinander verglichen. Die Abweichungen und das Verhalten der Materialien hinsichtlich Schwindung werden bewertet. Mögliche Unterschiede zwischen den Filamenten in Bezug auf ihre Maßhaltigkeit und Stabilität werden bewertet. Falls ein Material größere Abweichungen aufweist, können gezielte Anpassungen im Slicer vorgenommen werden, um dieses Material besser auf die gewünschten Dimensionen zu bringen.

== GreenTEC-PRO ==
Die Abweichungen für GreenTEC-PRO liegen bei den meisten Dimensionen unter ±1 %, was auf eine gute Maßhaltigkeit hinweist. Auffälligkeiten gibt es bei D2 und L3, die mit -1,38 % bzw. -1,67 % die größten negativen Abweichungen zeigen. Diese könnten auf spezifische Materialschwindungen oder die Verarbeitungstemperatur zurückzuführen sein. Unauffällige Maße, wie D1 (-0,41 %) und B1 (0,54 %), zeigen die Zuverlässigkeit des Materials.

== Extrudr-PETG ==
Extrudr-PETG zeigt größere Abweichungen als GreenTEC-PRO, insbesondere bei L3 (-2,46 %) und H1 (-1,83 %). Diese Werte könnten auf eine stärkere Schwindung und Anisotropie des Materials hindeuten. Positiv ist, dass die meisten Maße wie D1 (-1,17 %) und B1 (-0,42 %) im akzeptablen Bereich liegen und auf eine zufriedenstellende Maßhaltigkeit hinweisen.

== Sunlu-PLA ==
Bei Sunlu-PLA fallen die Abweichungen bei den Höhenmaßen besonders ins Gewicht: H8 weist eine extrem hohe Abweichung von +24,54 % auf, was auf ein schwerwiegendes Problem in der Z-Achse hindeutet. Die übrigen Maße sind moderat (z. B. D1: -0,43 %, B1: +2,17 %). Dies deutet darauf hin, dass PLA gut in der XY-Ebene arbeitet, aber in der Z-Achse durch Schrumpfung oder Druckprozessprobleme beeinträchtigt wird.

== Creality Wood ==
Creality Wood zeigt ebenfalls moderate Abweichungen, mit einigen größeren bei H1 (-3,67 %) und L3 (-2,83 %). Auffälligkeiten sind hier bei der Z-Achse zu beobachten, während Maße wie D1 (-1,17 %) und B1 (+1,62 %) zufriedenstellend bleiben. Dies deutet auf Probleme bei der Reproduzierbarkeit in der Höhe hin, was möglicherweise durch die inhomogene Zusammensetzung des Filaments beeinflusst wird.

= Interpretation und Vergleich der Ergebnisse =
'''GreenTEC-PRO:''' Zeigt die geringsten Abweichungen und die höchste Konsistenz, was auf ein sehr zuverlässiges Material hinweist. Es ist ideal für Anwendungen, bei denen Präzision entscheidend ist.

'''Extrudr-PETG:''' Bietet solide Ergebnisse, weist aber größere Schwankungen in der Maßhaltigkeit auf, insbesondere in der Z-Achse. Es eignet sich gut für robuste Teile mit weniger strengen Toleranzen.

'''Sunlu-PLA:''' Liefert akzeptable Ergebnisse in der XY-Ebene, hat aber erhebliche Probleme in der Z-Achse. Für Anwendungen mit weniger hohen Anforderungen an die Z-Achsen-Präzision ist es geeignet.

'''Creality Wood:''' Zeigt moderate Abweichungen mit auffälligen Schwächen in der Z-Achse. Aufgrund der inhomogenen Filamentzusammensetzung eignet es sich besser für ästhetische Anwendungen als für hochpräzise Drucke.

= Ermittelte Einstellwerte für den Slicer =
{| class="wikitable"
|+
!Filament
!Startwert
!XY-Schrumpfung
!Z-Schrumpfung
|-
|Greentec Pro
|99,4%
|98,94%
|99,01%
|-
|Extrudr PETG
|100%
|98,84%
|98,16%
|-
|Sunlu PLA
|100%
|99,15%
|104,57%
|-
|Creality CR-Wood
|100%
|99,46%
|101,56%
|}
= Download der nötigen Dateien =
Unter diesem Abschnitt können sämtliche zur Bestimmung der Schwindung nötigen Dateien heruntergeladen werden. Diese umfassen das Testmodel, eine Zeichenableitung dessen sowie eine Berechnungstabelle, mittels welcher der richtige Schwindungswert errechnet werden kann. Eine Anleitung zur Vorgehensweise und Anwendung des Berechnungstools, ist in der Excel-Tabelle selbst zu finden. [[Medium:20250204_Vincent_Greinecker_Schwindungsberechnung.zip|Lade die .ZIP herunter.]]

Chemische Nachbehandlung

2025-02-05T11:35:18Z

Vincent Greinecker: /* Chemische Nachbearbeitungsmethoden von FDM-3D-gedruckten Teilen - Recherche */

Chemische Nachbehandlung

2025-02-05T11:28:52Z

Vincent Greinecker: /* Vincent Greinecker, 29.10.2024 */

2025-02-04T23:21:39Z

Vincent Greinecker: Dieser ZIP-Ordner beinhaltet folgende Dateien: -20250204_Vincent_Greinecker_Zeichnung_TestdruckV2.stl -20250204_Vincent_Greinecker_Zeichnung_TestdruckV2.pdf -20241130_Vincent_Greinecker_Messwerttabelle_Filamentart.xlsx

== Beschreibung ==
Dieser ZIP-Ordner beinhaltet folgende Dateien:
-20250204_Vincent_Greinecker_Zeichnung_TestdruckV2.stl
-20250204_Vincent_Greinecker_Zeichnung_TestdruckV2.pdf
-20241130_Vincent_Greinecker_Messwerttabelle_Filamentart.xlsx

Einfluss Material

2025-02-04T23:17:41Z

Vincent Greinecker: /* Download der nötigen Dateien */

Einfluss Material

2025-02-04T23:15:42Z

Vincent Greinecker: /* Ermittelte Einstellwerte für den Slicer */

2025-02-04T20:14:15Z

Vincent Greinecker: /* Besprechungsprotokolle */

= Möglichkeiten der Oberflächengestaltung und Maßhaltigkeit im FDM 3D-Druck =

== Aufgabenanalyse ==
Die Aufgabe des Teams FDM-3D-Druck besteht in der Bearbeitung dreier großer Themengebiete. Bei den Themengebieten Einflussfaktoren auf die Druckqualität sowie Nachbearbeitung/-behandlung von FDM-3D-Druck-Oberflächen handelt es sich um wissenschaftliche, auf Recherche und Experiment fokussierte Aufgabenbereiche. Der Aufgabenbereich „Zusammenarbeit mit Entwicklungsgruppen“ ist im Gegensatz zu den anderen Themenbereichen darauf fokussiert, in einer beratenden sowie fertigenden Kapazität für die Detailentwicklung und den Prototypenbau zur Verfügung zu stehen.

=== Einflussfaktoren auf die Druckqualität (Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit) ===
Das Ziel, welches hinter den Aufgaben in diesem Themenbereich steht, liegt darin, Einflussfaktoren, welche die Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit von FDM-gedruckten Teilen beeinflussen, zu identifizieren, diese zu dokumentieren und Lösungen zu definieren. Bei der Oberfläche ist zudem darauf zu achten, eine möglichst neutral aussehende Oberfläche zu erzeugen.

Die Qualität eines jeden Druckes ist stark abhängig von den in der Slicer-Software hinterlegten Druckparametern. Damit sowohl eine gute Oberflächenqualität als auch eine adäquate Maßhaltigkeit der gefertigten Teile gewährleistet werden können, müssen diese Druckparameter optimiert werden. Hierbei handelt es sich um einen iterativen Prozess, welcher spezifisch für unterschiedliche Filamente durchgeführt werden muss. Um die Auswirkungen der veränderten Parameter analysieren zu können, müssen Testdrucke durchgeführt und anhand des Druckergebnisses die Einstellungen weiter angepasst werden, bis ein optimales Ergebnis erzielt wird.

Neben den Druckparametern spielt auch die Art des für den Druck genutzten Materials bzw. Filaments eine Rolle. Verschiedene Materialien lassen sich unterschiedlich gut drucken und hinterlassen selbst mit optimierten Druckparametern ein stark voneinander abweichendes optisches Ergebnis. Auch die Genauigkeit eines Druckes kann abhängig von der Wahl des Materials sein. Es soll also analysiert werden, welche Materialien besonders gut geeignet sind, um maßhaltige sowie optisch ansprechende Teile zu erzeugen.

Neben den Einflussfaktoren, welche durch die Materialwahl sowie Druckereinstellungen charakterisiert werden können, lässt sich die Oberfläche eines Druckes durch das Nutzen unterschiedlicher Druckplatten beeinflussen. Druckplatten sind ein Bauteil eines FDM-3D-Druckers und stellen die Oberflächen dar, auf welchen ein Teil gefertigt wird. Die Aufgabe besteht darin, anhand einer Recherche ein Dokument zu erstellen, in welchem sowohl technische Details als auch praktische Anwendungen verschiedener Druckplattenoberflächen aufgeführt werden. Zudem soll der Produktionsvorgang von Druckplatten beleuchtet und erklärt werden.

Zusätzlich zu den in diesem Themenbereich bereits aufgeführten Aufgaben sind nachfolgend noch weitere optionale Aufgaben zu finden. Bei diesen steht es dem Team frei, diese zu bearbeiten.

Auf dem Markt für 3D-Drucker sind eine Vielzahl an Firmen und noch mehr Produkte vertreten. Es gilt also zu beleuchten, ob ein qualitativer Einfluss in der Wahl des Druckers besteht. Hierzu müssen Testdrucke mit den gleichen Materialien sowie den gleichen Druckparametern auf unterschiedlichen Maschinen durchgeführt werden. Der Vergleich der Ergebnisse soll hierbei dokumentiert und analysiert werden.

Dadurch, dass die meisten Produzenten von 3D-Druckern ihre eigene Slicer-Software anbieten, sollte auch der Einfluss dieser auf die Druckqualität untersucht werden. Um den Einfluss messbar darzustellen, muss auf dem gleichen Drucker der gleiche Testdruck mit den gleichen Druckparametern durchgeführt werden. Der für den Vergleich nötige Unterschied muss darin liegen, dass zur Vorbereitung der Druckdatei unterschiedliche Slicer verwendet werden. Das Vorgehen sowie das Ergebnis sollen dokumentiert und analysiert werden.

=== Nachbearbeitung/-behandlung von FDM 3D-Druck Oberflächen ===
In diesem Themenbereich sollen Möglichkeiten der Nachbearbeitung/-behandlung von 3D-gedruckten Oberflächen beleuchtet werden. Diese Möglichkeiten sollen in Bezug auf die resultierende Optik sowie die Veränderung der Abmaße untersucht werden.

Eine der verbreitetsten Nachbearbeitungsmöglichkeiten in der herkömmlichen Fertigung von Teilen liegt in der mechanischen Nachbearbeitung. In der Zerspanung sind beispielsweise die Verfahren wie Schleifen, Fräsen oder Drehen sehr verbreitet. Hier gilt es durch Recherche herauszufinden, welche Möglichkeiten sich im Bereich des 3D-Drucks bieten, diese, wenn möglich, im Praxistest zu erproben und die Ergebnisse zu bewerten. Schlussendlich soll ein Dokument erstellt werden, in welchem verschiedene mechanische Nachbearbeitungsmethoden aufgeführt werden. Die Vorgehensweise dieser soll behandelt werden und eine Empfehlung für unterschiedliche Materialien ausgesprochen werden.

Neben der mechanischen Nachbearbeitung ist zudem die chemische in diversen Fertigungszweigen sehr verbreitet. Auch hier gilt es, die Recherche nach möglichen Verfahren zu betreiben, einzuschätzen, welche an der Hochschule absolvierbar sind, diese zu erproben und aus den Ergebnissen Schlüsse zu ziehen. Die Recherche, die Vorgehensweise der Erprobung sowie die Ergebnisse sollen in einem Dokument festgehalten werden. Neben den bisher genannten Bereichen zur Nachbehandlung gibt es noch den Bereich der Beschichtungsmethoden, welche als optionale Aufgabe dem Team zur Verfügung stehen. Bei den beschichtenden Methoden handelt es sich um Disziplinen wie das Lackieren oder Verspachteln von Oberflächen. Zu Beginn soll Recherche betrieben werden, welche Beschichtungsmethoden in der 3D-Druck-Branche Anwendung finden. Einige von ihnen sollen dann im Versuch erprobt werden. Die Vorgehensweise sowie das Ergebnis der Erprobungen sollen festgehalten und dokumentiert werden.

=== Zusammenarbeit mit Entwicklungsgruppen ===
Parallel zu den Untersuchungen der Gruppe FDM-3D-Druck werden durch die Detailentwicklung sowie den Prototypenbau Bauteile für das Projekt zur technischen Beeinflussbarkeit der Geschmackssache Kaffee entworfen und entwickelt. Diese Teile sollen später mittels 3D-Druck gefertigt werden. Hier liegt die Aufgabe des Teams darin, für Fragen hinsichtlich Machbarkeit, Material etc. beratend zur Verfügung zu stehen. So soll sichergestellt werden, dass die durch die Entwicklungsgruppen entworfenen Bauteile später auch gefertigt werden können. Der Schritt der Fertigung fällt auch in den Aufgabenbereich der Gruppe FDM-3D-Druck. Hierbei wird darauf zu achten sein, die notwendigen Bauteile in ausreichend hoher Qualität zu produzieren. Mögliche Lehren aus den zuvor durchgeführten Recherchen und Optimierungen sollen, wenn möglich, angewendet werden, um Bauteile mit hoher Qualität zu fertigen.

== Zielvereinbarung ==
Diese Projektarbeit hat das Ziel, die verschiedenen Einflussfaktoren auf die Druckqualität von FDM-3D-Drucken zu untersuchen und zu verbessern. Im Fokus stehen dabei sowohl die Oberflächenqualität als auch die Maßhaltigkeit der Druckteile. Zusätzlich sollen mögliche Nachbearbeitungsmethoden für die Bauteiloberfläche evaluiert werden, um die ästhetischen und funktionellen Eigenschaften der gedruckten Objekte zu optimieren. 
Ein wesentlicher Bestandteil der Arbeit ist die Analyse des Einflusses unterschiedlicher Filamentarten, wie PETG und Greentech Pro, auf die Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit. Hierzu werden spezifische Testdrucke definiert, durchgeführt und anschließend vermessen sowie bewertet. Die Dokumentation der Untersuchungsergebnisse ist ein zentrales Element dieses Abschnitts. 
Des Weiteren wird angestrebt, die Druckparameter für die verwendeten Filamente zu optimieren. Durch systematische Testdrucke sollen optimale Druckeinstellungen ermittelt werden, wobei die Ergebnisse analysiert und schrittweise Anpassungen vorgenommen werden, bis ein zufriedenstellendes Oberflächenresultat erzielt wird. Die Optimierungsschritte sowie die erzielten Endergebnisse werden umfassend dokumentiert. 
Optional werden der Einfluss verschiedener Druckplattenbeschichtungen und die Wirkung texturierter Oberflächen, zum Beispiel durch Fuzzy Skin, untersucht. Ebenfalls optional könnte der Einfluss verschiedener FDM-Drucker sowie unterschiedlicher Slicersoftware auf das Druckergebnis erforscht werden. Zusätzlich werden sowohl mechanische als auch chemische Nachbearbeitungsmöglichkeiten für die Bauteiloberfläche recherchiert, getestet und hinsichtlich ihrer Wirksamkeit bewertet. Dies umfasst Methoden wie Abschleifen, Verspachteln, Primern und Lackieren der Oberflächen. 
Ein kontinuierlicher Austausch mit den anderen Entwicklungsgruppen ist vorgesehen, um die Druckbarkeit der Teile zu diskutieren und Druckaufträge effizient auszuführen. Durch den Abschluss dieses Projekts wird ein umfassendes Verständnis für die Einflussfaktoren im FDM-3D-Druck angestrebt, während gleichzeitig die Oberflächenqualität durch geeignete Nachbearbeitungsmethoden verbessert werden soll.

== Arbeitspakete ==
=== Status ===
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätigt 

=== ToDo-Liste Oberflächengestaltung und Maßhaltigkeit im FDM 3D-Druck ===

{| class="wikitable sortable"
|+
|-
! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Priorität !! Status !! WV
|-
| 1.1 || [[Optimierung Druckparameter|Optimierung der Druckparameter für 3D-Druck Filamente]]|| || || 100 ||
|-
| 1.2 || [[Einfluss Material|Einfluss des verwendeten Materials auf die Druckqualität]]|| Maximilian Beck || || 70 ||05.02.2025
|-
| 1.3 || [[Druckplatten|Einfluss verschiedener Druckplatten auf die Druckqualität]]|| || || 100 ||
|-
| 1.4 || [[Drucker|Einfluss unterschiedlicher FDM-Drucker auf die Druckqualität]] || Maximilian Beck || || 10 ||(optional)
|-
| 1.5 || [[Texturierungsmethoden|Untersuchung von Texturierungsmethoden für verbesserte Druckoberflächen]] || || || 100 ||
|-
| 2.1.0 || [[Mechanische Nachbearbeitungsmethoden Recherche|Mechanische Nachbearbeitungsmethoden für Bauteiloberflächen Recherche]] || || || 100 ||
|-
| 2.1.1 || [[Mechanische Nachbearbeitungsmethoden|Mechanische Nachbearbeitungsmethoden für Bauteiloberflächen]] || Luca Schmid || || 100 ||
|-
| 2.2 || [[Chemische Nachbehandlung|Chemische Nachbehandlungen für Bauteiloberflächen]] || Luca Schmid || || 30 ||05.02.2025
|-
| 3 || [[Fertigung von Bauteilen|Fertigungsdokumentation von Bauteilen]] || Greinecker Vincent|| || 30 ||05.02.2025
|}

= Besprechungsprotokolle =
* [[Projektrücksprache 17.10.2024]]
* [[Projektrücksprache 29.10.2024]]
* [[Projektrücksprache 13.11.2024]]
* [[Projektrücksprache 27.11.2024]]
* [[Projektrücksprache 11.12.2024]]
* [[Projektrücksprache 08.01.2025]]
* [[Projektrücksprache 05.02.2024]]