Einfluss der Plasmavorbehandlung auf die Adhäsion am Materialübergang extrudierter Multimaterialverbunde

Mit Hilfe generativer Fertigungsmethoden wie dem FDM- bzw. dem FLM-Verfahren (Fused Deposition Modelling / Fused Layer Modelling) können energie- und ressourcenschonend thermoplastische Kunststoffbauteile in geringen Stückzahlen hergestellt werden. Diese bieten aufgrund ihrer abgestimmten Konstruktion die Möglichkeit der Kombination gleich- oder verschiedenartiger Materialien. Für neuartige Strukturen weisen sie ein hohes Funktionsintegrations- und Miniaturisierungspotenzial auf. In diesen Bauteilen ermöglichen unterschiedliche mechanische Materialeigenschaften und eingesetzte Füllstoffe lokal angepasste Eigenschaften wie mechanische Elastizität oder Steifigkeit bzw. thermische oder elektrische Leitfähigkeit. Essentielle Voraussetzung für die Realisierung eines hinreichend festen und alterungsbeständigen Materialverbunds ist eine hohe Kompatibilität der thermoplastischen Werkstoffe mit guter Anbindung im Grenzflächenbereich. Mit Hilfe von Vorbehandlungsmaßnahmen können diese verbessert werden.
Im Rahmen der vorliegenden Betrachtung wird die Möglichkeit der prozessintegrierten Plasmavorbehandlung für eine Steigerung der Verbindungsfestigkeit von Multimaterialverbunden mittels Materialextrusion (MEX) vorgestellt. Es erfolgt eine Beurteilung von Verbunden aus Polylactiden (PLA), Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS) und glykolmodifiziertem Polyethylenterephtalat (PETG) in den Kombinationen ABS-PLA, PLA-PETG und ABS-PETG.. Diese Verbunde werden vor dem Hintergrund einer möglichen Überbehandlung hinsichtlich des Erscheinungsbilds ihrer Grenzschicht, der Homogenität des Übergangs durch Härtemessungen im Grenzschichtbereich und erreichbarer Verbundfestigkeiten verglichen.