Was tun mit Kunststoffabfällen beim 3D-Druck? – Einen Drucker für effizientes Kunststoffrecycling bauen!

Additive Fertigung und Nachhaltigkeit werden oft in einem Atemzug genannt. Die Argumente, die für dieses Bündnis sprechen, sind vielfältig. Bei der additiven Fertigung werden im Gegensatz zur subtraktiven Fertigung vorwiegend Materialien verwendet, die dann tatsächlich Bestandteil des endgültigen Teils sind. Beim 3D-Druck selbst können durch Topologieoptimierung etwa Gewicht gespart und durch Systemintegration Montageschritte reduziert werden. Diese Schritte sind vor allem bei der industriellen Fertigung interessant und stehen daher schon seit vielen Jahren im Zentrum der Forschung am Umwelt-Campus Birkenfeld der Hochschule Trier. Das dort ansässige Labor für Additive Fertigung will allerdings noch einen Schritt weitergehen, denn auch bei Druckprozessen fallen noch immer Abfälle an. Es beschäftigt sich daher eingehend damit,  konkrete Lösungen für effizientes Kunststoffrecycling zu finden.

Im Anfang stand die Frage: „Was tun mit Kunststoffabfällen, die bei Druckprozessen anfallen?“ Der Umwelt-Campus Birkenfeld hat bereits viele Maßnahmen ergriffen, um das Kunststoffrecycling im Labor zu optimieren. Derzeit stellt das Labor für Additive Fertigung den Wissenschaftlern rund 40 Drucker bereit. Alle anfallenden Abfälle werden gesammelt und zu 100% für künftige Druckprozesse aufbereitet. Dazu werden die Reste geschreddert, aufgeschmolzen, mit neuem Granulat vermischt und dann erneut zu Filament extrudiert. Das Filament kann dann für weitere Drucke als Material verwendet werden.

Bild: Recycling Fabrik

Das neue Ziel lautet allerdings, den Druckprozess selbst schneller und ressourcenschonender zu machen, damit gar nicht erst so viel Müll anfällt – auch wenn das Kunststoffrecycling bereits vorbildlich vonstatten geht. An diesem neuen Projekt wurde intensiv getüftelt und die Maschinenbauer des Umwelt-Campus Birkenfeld entwickelten dazu einen Pellet-basierten Großraum-Drucker. Das Projekt stieß auf sehr großen Anklang und wurde aufgrund seiner Qualität von der Carl-Zeiss-Stiftung im Programm CZS Prototypen für ein Jahr mit 75.000€ gefördert.

Effizientes Kunststoffrecycling stärkt Kreislaufwirtschaft in AM

Mithilfe dieser Förderung konnte das Team den Drucker weiter überarbeiten und präsentiert nun – ein Jahr später – die Verbesserungen. Bauteile wurden so optimiert, dass die Effizienz gesteigert werden konnte. Außerdem ist der überarbeitete Drucker unempfindlicher gegenüber äußeren Temperatureinflüssen. Er kann mehr als 1 kg Kunststoff pro Stunde verarbeiten und Objekte mit einer Größe von 800 x 800 x 1000 mm herstellen. Durch den Direktextruder ist es möglich, Mischungen aus zerkleinerten Abfallresten aus Kunststoff und neues Granulat direkt für den Druck zu verwenden. Der optimierte Drucker kann auch höherwertige Industriekunststoffe recyceln, um deren Lebensdauer als Material voll auszuschöpfen. Der Schritt der Verarbeitung von Abfällen zu Filament entfällt bei diesem Recycling-Drucker. Somit soll der Aspekt der Kreislaufwirtschaft in der additiven Fertigung noch mehr gestärkt werden. Laut Prof. Wahl, Leiter der Arbeitsgruppe, wird „der 3D-Druck insbesondere durch den Entfall der Filamentherstellung ressourcenschonender“. Mehr dazu finden Sie HIER.

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*Titelbildnachweis: Gruppenfoto Pellet-3D-Druck, Hochschule Trier