Synthesis of stimuli-responsive polymers for the preparation of complex 3D objects with spatially resolved functionalities

Titel in Übersetzung: Synthese von stimuli-responsiven Polymeren für die Herstellung komplexer 3D-Objekte mit räumlich aufgelösten Funktionalitäten

Ines Cazin

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

Lichtempfindliche Harze sind häufig verwendete Materialien in additiven Fertigungsverfahren (AM). Die badbasierte Photopolymerisation (engl. vat photopolymerization) ist ein AM-Verfahren, das auf der lokalen Verfestigung eines flüssigen Photopolymerharzes durch Lichteinwirkung beruht, wodurch die gewünschten 3D-Objekte Schicht für Schicht entstehen. Der 3D-Druck mit digitaler Lichtverarbeitung (DLP) ist eine Form der badbasierten Photopolymerisation, die eine innovative Strategie zur Herstellung von 3D-Objekten mit hoher Auflösung und hoher Maßgenauigkeit aus vielseitigen Ausgangsmaterialien bietet. Obwohl die DLP-Technologie eine schichtfreie, skalierbare und schnelle Produktion von 3D-Objekten ermöglicht, ist sie häufig auf ein einziges Material beschränkt. Multifunktionale Materialien können jedoch revolutionäre Lösungen in einer Vielzahl von Bereichen wie Soft-Robotik, Elektronik und Biomedizintechnik bieten. Die badbasierte Photopolymerisation mit mehreren Materialien bringt viele Herausforderungen mit sich, wie z. B. das Drucken eines einzigen photohärtbaren Harzes. In dieser Dissertation werden orthogonale Vernetzungsreaktionen unter Verwendung von Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen angewendet, optimiert und im Detail untersucht. Ein duales photohärtbares Harz aus kommerziell verfügbaren Monomeren wurde entwickelt, das aus multifunktionalen Acrylaten (gehärtet bei 405 nm durch radikal-induzierte Kettenwachstumsreaktion) und bifunktionalen Epoxy-Monomeren (zusätzlich vernetzt bei 365 nm durch kationische Härtung) besteht. Darüber hinaus wurden die Synthesewege für bio-basierte acryl-modifizierte Polyesterharze mit ausreichend geringer Viskosität für die Verarbeitung im 3D-Druck mittels Vat-Polymerisation optimiert. Im finalen Teil Arbeit wird der DLP-3D-Druck von Funktionspolymeren anhand des Drucks von magneto-responsiven Thiol-Acrylat-Verbundwerkstoffen veranschaulicht. Die thermisch aktivierte Bindungsaustauschreaktionen wurden durch eine katalysierte Umesterung erreicht, um einen Materialfluss oberhalb der topologischen Gefriertemperatur des Netzwerks zu induzieren. Das magneto-responsive, photohärtbare Harz wurde in Bezug auf Viskosität und Stabilität optimiert. Der Anteil an Fe3O4 in den gedruckten magnetisch aktiven Objekten betrug bis zu 6 Gew.-%.
Titel in ÜbersetzungSynthese von stimuli-responsiven Polymeren für die Herstellung komplexer 3D-Objekte mit räumlich aufgelösten Funktionalitäten
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Kargl, Rupert, Beurteiler B (extern), Externe Person
  • Schlögl, Sandra, Betreuer (intern)
  • Griesser, Thomas, Mitbetreuer (intern)
  • Kern, Wolfgang, Beurteiler A (intern)
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2024

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • 3D-Druck mit Zweiwellenlängen-Vape-Photopolymerisation
  • Heterogene Eigenschaften
  • Photopolymere
  • Lokal Steuerbare Mechanische Leistung
  • Zweifach Härtbare Harze
  • Biobasierte Polymere
  • Magnetoresponsive Photopolymere

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