Degradierungsverhalten von Photopolymeren für den 3D-Druck

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Stand der Technik

2.1 Photopolymere

2.1.1 Photopolymerisation

2.1.2 Anwendung

2.2 3D-Druck

2.2.1 Geschichte des 3D-Druck

2.2.2 Stereolithographie

2.2.3 DLP – Weiterentwicklung der Stereolithographie

2.2.4 Ausblick

3 Material und Methoden

3.1 Material

3.1.1 Bisphenol A Dimethacrylat

3.1.2 Vergleich Bis-A-DMA mit gängigen Kunststoffen

3.1.3 Medien

3.2 Vorversuche

3.2.1 Temperatur

3.2.2 Prüfzeitraum

3.2.3 Trocknungsparameter

3.2.4 Konditionierung

3.3 Charakterisierung Ausgangsmaterial

3.3.1 Gewicht

3.3.2 Optische Analyse

3.3.3 Mechanische Analyse

3.3.4 Immersionsversuch

4 Ergebnisse

4.1 Grundkennwerte der mechanischen Festigkeit

4.1.1 Grundkennwerte des GR-10 Harz

4.2 Einfluss der Einlagerung auf die mechanischen Kennwerte

4.2.1 Echtzeitabbauprüfung

4.2.2 Beschleunigte Abbauprüfung

4.3 Einfluss der Einlagerung auf die Oberflächenbeschaffenheit

4.3.1 Kontaktwinkelmessung

4.3.2 Mikroskopische Analyse

4.4 Einfluss der Einlagerung auf die chemische Beständigkeit

4.4.1 Massenverlust durch Einlagerung

4.4.2 Medienaufnahme nach Einlagerung

5 Diskussion

5.1 Einfluss der Einlagerung auf die mechanischen Kennwerte

5.2 Einfluss der Einlagerung auf die Oberflächenmorphologie

5.3 Einfluss der Einlagerung auf die chemische Beständigkeit

6 Zusammenfassung und Ausblick

Zielsetzung & Themen

Die Arbeit verfolgt das Ziel, das Degradierungsverhalten eines neuartigen Photopolymers auf Basis von Bisphenol A Dimethacrylat (Bis-DMA) im Kontext von 3D-Druckanwendungen zu untersuchen. Im Fokus steht dabei die Analyse, wie sich das Material bei Einlagerung in verschiedenen Medien (VE-Wasser, SBF, Ethanol) mechanisch und morphologisch verändert, um Rückschlüsse auf die langfristige Stabilität und potenzielle Biokompatibilität ziehen zu können.

• Grundlagen der Photopolymerisation und 3D-Drucktechnologien
• Mechanische Charakterisierung mittels Zugversuchen
• Untersuchung des Degradationsverhaltens und der Medienaufnahme
• Analyse der Oberflächenmorphologie mittels REM und Lichtmikroskopie
• Evaluierung der chemischen Beständigkeit durch Massenverlustbestimmung

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einleitung: Diese Einführung erläutert die Relevanz von Photopolymeren im 3D-Druck und stellt die Forschungsfrage zur Degradation und Biokompatibilität von Bisphenol A Dimethacrylat dar.

2 Stand der Technik: Hier werden die Grundlagen der Photopolymerisation, gängige 3D-Druckverfahren wie Stereolithographie und DLP sowie deren Anwendungsmöglichkeiten in der Medizintechnik beschrieben.

3 Material und Methoden: In diesem Kapitel werden das verwendete Photopolymer, die gewählten Testmedien, der experimentelle Aufbau für die Vorversuche, die Trocknungs- und Konditionierungsparameter sowie die Analyseverfahren (Zugversuch, Mikroskopie) detailliert dargelegt.

4 Ergebnisse: Dieser umfangreiche Teil präsentiert die mechanischen Kennwerte, den Einfluss der Einlagerung auf die Oberflächenbeschaffenheit und die chemische Beständigkeit anhand zahlreicher Diagramme und Versuchsreihen.

5 Diskussion: Die gewonnenen Erkenntnisse werden hier kritisch analysiert, interpretiert und in den Kontext bestehender wissenschaftlicher Studien zur Materialdegradation eingeordnet.

6 Zusammenfassung und Ausblick: Das Fazit fasst die wesentlichen Erkenntnisse zum Degradierungsverhalten zusammen und gibt Empfehlungen für weiterführende Forschungsansätze und Materialoptimierungen.

Schlüsselwörter

Photopolymere, 3D-Druck, Bisphenol A Dimethacrylat, Bis-DMA, Degradierung, Mechanische Kennwerte, Elastizitätsmodul, Zugfestigkeit, Bruchdehnung, SBF, Medienaufnahme, Kontaktwinkel, REM, Oberflächenmorphologie, Biokompatibilität

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Bachelorarbeit grundsätzlich?

Die Arbeit untersucht das Degradierungsverhalten eines Photopolymers auf Bis-DMA-Basis, das für 3D-Druckanwendungen, insbesondere in der Medizintechnik, eingesetzt wird.

Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?

Die Arbeit deckt die Bereiche Photopolymerisation, additive Fertigungsverfahren, mechanische Werkstoffprüfung sowie die chemische Beständigkeit bei verschiedenen Milieueinflüssen ab.

Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?

Das Hauptziel ist es, zu verstehen, wie das Material unter körperähnlichen Bedingungen (z.B. SBF) oder oralen Milieus (Ethanol) altert und wie sich diese Prozesse auf die Stabilität auswirken.

Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?

Zur Anwendung kommen Zugversuche zur mechanischen Analyse, REM-Aufnahmen zur Oberflächenuntersuchung, Kontaktwinkelmessungen zur Benetzungsanalyse sowie Massenverlustbestimmungen.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil befasst sich detailliert mit den Vorversuchen zur Parametrierung, der Charakterisierung des Ausgangsmaterials und der umfassenden Darstellung der Ergebnisse aus verschiedenen Einlagerungsszenarien.

Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?

Wichtige Begriffe sind unter anderem Photopolymere, Bis-DMA, 3D-Druck, mechanische Festigkeit, Degradation und die Beständigkeit gegenüber verschiedenen flüssigen Medien.

Wie reagiert das Material auf Ethanol im Vergleich zu Wasser?

Während das Material gegen VE-Wasser und SBF eine gute Stabilität zeigt, führt Ethanol bei höheren Temperaturen zu Rissbildungen und einer signifikanten Verschlechterung der mechanischen Kennwerte.

Was lässt sich zur Nachvernetzung des Materials sagen?

Die Untersuchungen deuten darauf hin, dass die mechanischen Eigenschaften durch nachträgliche Polymerisation bei Wärme und Einlagerung in Medien verstärkt werden können.