Aufgabenstellung
In diesem Vorhaben wird ein effizientes, lasergestütztes Nachbearbeitungsverfahren für additiv gefertigte Bauteile aus thermoplastischen Kunststoffen entwickelt. Hierbei ist es das Ziel, die Funktionalität der additiv gefertigten Kunststoffbauteile signifikant zu verbessern und die Qualität von Spritzgussbauteilen hinsichtlich mechanischer Eigenschaften, Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität annähernd zu erreichen, wobei gleichzeitig die Vorteile der Additiven Fertigung bezüglich Designfreiheit und ökonomischer und ökologischer Effizienz bei kleinen Losgrößen erhalten bleiben.

Vorgehensweise
Es wird ein Scanner-geführter CO₂-Laser genutzt, welcher wahlweise gepulst oder kontinuierlich betrieben werden kann. Mit Hilfe gepulster Laserstrahlung wird das additiv gefertigte Bauteil mittels Laserablation subtraktiv nachbearbeitet, um Welligkeiten, Stufen und geometrische Abweichungen auszugleichen. Auftretende Mikrorauheiten werden mit Hilfe kontinuierlicher CO₂-Laserstrahlung durch sogenanntes Laserpolieren entsprechend der gewünschten Oberfläche vermindert.

Ergebnisse
Bisherige Untersuchungen zeigen, dass die Rauheit lasergesinterter Bauteile durch das Laserpolieren signifikant verbessert werden kann. Dabei erwies sich der Einsatz fokussierter Laserstrahlung mit einer Fokusbreite von 250 µm unter Stickstoffatmosphäre als ideal, wobei auf den Bauteiloberflächen eine Verbesserung der mittleren Rauheit Sa von ca. 14 µm auf ca. 7 µm und auf den Bauteilseitenflächen von ca. 25 µm auf ca. 15 µm erzielt wurde. Mittels gepulster Laserstrahlung konnte zudem gezeigt werden, dass ein definierter, kalter Ablationsprozess ebenso mit einer verbesserten Rauheit einhergehen kann. Dies wird durch Pulslängen von 1 µs bei einer Repetitionsrate von 25 kHz erreicht, wobei Ablationstiefen pro Puls von 26 µm mit resultierenden Rauheitswerten von ca. 6 µm einhergehen.