Additive Fertigung von Keramiken mittels Mikrofluidik und elektrophoretischer Abscheidung

In dieser Dissertation wurde untersucht, inwieweit die Kombination von Mikrofluidik mit elektrophoretischer Formgebung zur additiven Herstellung von Keramikbauteilen genutzt werden kann. Mit Verfahren der Mikrofluidik sollten räumliche Strukturierung und Materialdifferenzierung erfolgen, während die elektrophoretische Abscheidung für die Ausbildung einer homogenen Mikrostruktur sorgt. Es wurde eine Versuchsanlage aufgebaut, die eine kontrollierte elektrophoretische Abscheidung von Keramikpartikeln, die durch eine Hohlelektrode zugeführt werden, auf porösen Membranen ermöglicht. Die Anlage bietet – im Unterschied zu bereits beschriebenen Verfahren – das Potenzial für eine hochgradige Parallelisierung und Multimaterialdruck. Schließlich wurden Finite-Elemente-Modelle zur Feldverteilung und zur Partikelbewegung entwickelt, mit denen die experimentellen Ergebnisse verglichen wurden. Bei den Versuchen traten viele in ihrem Ausmaß nicht erwartete Phänomene auf: elektrohydrodynamische Effekte und nichtelektrisch verursachte Strömungen des Lösungsmittels, die die Ausbeute und Reproduzierbarkeit sowie die Eigenschaften der abgeschiedenen Strukturen verschlechterten, was zusätzlichen Untersuchungen notwendig machte. In Ethanol wurden relevante Abscheideparameter systematisch variiert und die Struktur und das Gefüge der abgeschiedenen Al2O3-Partikel methodisch analysiert. Die Arbeit war Teil eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sachbeihilfe-Projekts (KU 1327/10-1 | RA 614/7-1).

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Technische Universität Chemnitz

Year

2020

Author dc:creator

• Vogt, Lorenz

Contributors dc:contributor

• Wagner, Guntram
• Raether, Friedrich

• Additive Fertigung
• Aluminiumoxid
• Elektroden
• Elektrophorese
• Elektrophoretische Abscheidung
• Ethanol
• FEM-Simulation
• Membranen
• Mikrofluidik
• Polyethylenimin
• Varianzanalyse
• Additive manufacturing
• aluminium oxide
• electrodes
• electrophoresis
• electrophoretic deposition
• FEM simulation
• membranes
• microfluidics
• polyethyleneimine
• analysis of variance