TY  - THES
A1  - Klein, Matthias
T1  - Optische Materialien für die Additive Fertigung
T1  - Optical materials for additive manufacturing
N2  - In der vorliegenden Arbeit wurden neue Materialien für die additive Fertigung für opti-sche Anwendungen entwickelt. Hierbei wurde zunächst ein ORMOCER® Harz für den LCD/DLP 3D-Druck synthetisiert und charakterisiert. Das Material zeigte eine gute Druckbarkeit, gute optische Eigenschaften und eine hohe Stabilität gegenüber Belas-tungen mit UV-Licht, Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Die prozessbedingte Stufenbil-dung für gekrümmte Oberflächen beim LDC/DLP Druck erforderte eine Weiterentwick-lung zu einem Harz, das auch mittels Inkjet-Verfahren gedruckt werden kann. Hierfür mussten die Viskosität des ORMOCER®s und die Einflüsse darauf untersucht werden. Zu diesem Zweck wurde die Synthese entsprechend verändert und die Produkte cha-rakterisiert. Variationen des Wasseranteils, des Katalysators, der Reaktionszeit, der Re-aktionsführung und der Edukte wurden durchgeführt. Harze mit resultierender niedriger Viskosität dürfen zusammenfassend nur zweifach anorganisch vernetzende Edukte mit niedrigem Reibungskoeffizienten beinhalten. Ein H2O-Verhältnis von 0,5 zu den vorlie-genden Si-O-Gruppen resultiert in akzeptablen Viskositäten und einer ausreichenden Stabilität. Als zuverlässiger Katalysator stellte sich HCl heraus. Die Reaktionszeit muss so gewählt werden, dass die Sol-Gel-Synthese abgeschlossen ist. Kürzere Zeiten füh-ren zwar zu kleineren Viskositäten, jedoch auch zu eventuell schlechter Langzeitstabili-tät. Veränderungen in der Reaktionsführung, durch Zutropfen der Edukte, resultierten jedoch vorwiegend zur Erhöhung der Viskositäten. Mit diesen Erkenntnissen wurde an-schließend ein Harz synthetisiert, das erfolgreich ohne weitere Verdünnungsschritte am Inkjet-Drucker prozessiert werden konnte. Dieses Harz ist zusätzlich auch am LCD/DLP Drucker einsetzbar.
Als ergänzender Schritt konnte im Anschluss noch gezeigt werden, dass Partikel in Harze zusätzliche Eigenschaften, wie Fluoreszenz, einbringen können.
N2  - In the present work, new materials for additive manufacturing for optical applications were developed. First, an ORMOCER® resin for LCD/DLP 3D printing was synthe-sized and characterized. The material showed good printability, good optical proper-ties and high stability against exposure to UV light, temperature and humidity. The process-related step formation for curved surfaces in LDC/DLP printing required fur-ther development of a resin that can also be printed by inkjet. For this purpose, the variables of the viscosity of ORMOCER®s had to be investigated. For this purpose, the synthesis was modified accordingly, and the products were characterized. Varia-tions of the water content, the catalyst, the reaction time, the way of the reaction and the reactants were carried out. In summary, resins with resulting low viscosity may contain only twofold inorganic crosslinking reactants with low friction coefficient. An H2O ratio of 0.5 to the Si-O groups present results in acceptable viscosities and suffi-cient stability. HCl turned out to be a reliable catalyst. The reaction time must be as long as the sol-gel synthesis needs to be completed. Shorter times lead to lower vis-cosities, but also to possibly poor long-term stability. However, changes in the reaction control, for example by adding reactants dropwise, resulted mainly in an increase in viscosity. These findings were then used to synthesize a resin that could be success-fully processed on the inkjet printer without further dilution steps. This resin can also be used on the LCD/DLP printer.
As a complementary step, it was subsequently shown that particles can introduce additional properties, such as fluorescence, into resins. Here, quantum dots, black dyes and refractive index-increasing zirconium dioxide particles were successfully incorporated into LCD/DLP resins and characterized.
KW  - Additive Manufacturing
KW  - Inkjet
KW  - Quantum Dot
KW  - Hybrid Polymer
KW  - Optical Component
KW  - Inkjet 3D Printing
KW  - Ormocer(R)
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-254939
ER  -