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C. Hofstetter:
"Prozessoptimierung für lithographiebasierte generative Fertigung";
Supervisor: J. Stampfl, R. Liska; Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie, 2014; final examination: 03-07-2014.

Generative Fertigungsmethoden, welche ursprünglich dazu gedacht waren um reine Prototypen-modelle zu erstellen (Rapid Prototyping), sind in den letzten Jahren dazu übergegangen auch größere Stückzahlen von kleinen, hochpräzisen Bauteilen zu fertigen. Ein mögliches zukünftiges Einsatzgebiet dieser Fertigungstechnologie ist die Fertigung von dentalen Restaurationen und Implantaten. Stand der Technik für den Bau dieser Restaurationen ist die manuelle Fertigung durch einen Zahntechniker oder CAD/CAM- Fertigung, indem Keramikzylinder durch Fräsen in Form gebracht werden. Hoher Werkzeugverschleiß und begrenzte Komplexität der Bauteile - bedingt durch den Einsatz von Abtragungswerkzeugen - zeigen diesen Verfahren jedoch Grenzen auf. Durch den Einsatz von neuen generativen Fertigungsmethoden ist es möglich, effizient naturgetreue Zahn¬restaurationen automatisiert anzufertigen. Eines dieser Verfahren, um Bauteile mit komplexen Bauteilgeometrien aus gefüllten photosensitiven Materialien zu drucken ist das Digital Light Processing- Verfahren (DLP), bei dem parallel unterschiedliche Bauteile schichtweise gebaut werden können. Nach einer thermischen Behandlung erhält der entstandene dreidimensionale Körper die gewünschten mechanischen, chemischen und optischen Eigenschaften.
Ziel dieser Arbeit war die Optimierung der bestehenden Bauprozesse einer DLP- Anlage und der thermischen Nachbehandlung. Dabei wurde ein Hauptaugenmerk auf den Prozess der schichtweisen Aushärtung von hochgefüllten Schlickersystemen mit Zirkoniumdioxid (ZrO2) gelegt. Durch die Variation der Belichtungsparameter (Intensität und Dauer) und der Bauparameter (Haftkräfte, Abzugsgeschwindigkeit) wurde versucht, die Bauergebnisse zu optimieren. Zudem wurde das Entbinderungsverhalten von Grünkörpern näher untersucht, um mehr Informationen über die Vorgänge und Änderungen der mechanischen Eigenschaften während der Entbinderung zu erhalten und somit die Gründe für Risse im fertigen Keramikbauteil zu verstehen und der Rissbildung vorzubeugen. Durch die Auswertung der Resultate aus unterschiedlichen Analyseverfahren (TGA, TMA, DMA, REM) und dem Vergleich mit den Sinterergebnissen von keramischen Bauteilen ist es gelungen, die Rissbildung während der Entbinderung nachzuvollziehen und diese durch gezieltes Gegensteuern zu vermindern. Zudem wurde eine effiziente Belichtungsstrategie gefunden, welche sich auf die mechanischen Eigenschaften des Grünkörpers positiv auswirkt und somit einen rissfreien Sintervorgang maßgeblich fördert.