Fraunhofer IPA forscht für mehr Nachhaltigkeit in der Luftfahrtindustrie
Wer in den vergangenen Jahren in ein Flugzeug gestiegen ist, kann mit Sicherheit behaupten, ein additiv hergestelltes Teil berührt zu haben: die Gepäckablage in Passagierflugzeugen werden heutzutage beispielsweise größtenteils mittels 3D-Drucktechnologie hergestellt. Da diese allerdings tagtäglich von unzähligen Fluggästen genutzt werden, ist auch der Verschleiß dementsprechend hoch. Aber was passiert eigentlich mit diesen 3D-gedruckten Teilen, wenn sie nicht mehr verwendet werden können? Mit dieser Frage beschäftigt sich aktuell das Forscherteam „TIRIKA“ am Fraunhofer IPA. Mit gleichbleibender Bauqualität hat man sich das Ziel gesetzt, den Anteil an Recyclingmaterial zu erhöhen, um somit einen Beitrag zur Nachhaltigkeit in der Luftfahrt leisten zu können.
Am Fraunhofer IPA zählt man inzwischen mehr als 1.200 Forscher, die sich auf insgesamt 12 verschiedene Forschungsbereiche fokussieren, worunter auch die additive Fertigung fällt. In Fall des TIRIKA-Forschungsteams beschäftigt man sich in erster Linie mit der nachhaltigen Gestaltung durch 3D-gedruckte Teile in der Luftfahrtindustrie. Die bereits erwähnten Gepäckablagen bestehen in der Regel aus Polyetherimid (PEI), bei dem es sich um einen enorm schwer entflammbaren Kunststoff handelt. Dies ist wichtig, da im Falle eines Brandes kein für die Passagiere giftiger Rauch im Flugzeug entstehen kann. Damit allerdings nach dem Ende des Produktlebenszyklus die Klappen nicht einfach nur auf dem Müll landen, sondern auch einen Mehrwert bieten, arbeitet das Fraunhofer IPA-Team an einer effizienten Möglichkeit diese zu schreddern und zu Kunststoffdraht beziehungsweise Filament verarbeiten zu können. Anschließend kann aus dem recycelten Material ein neues 3D-gedrucktes Teil hergestellt werden.
Ein additiv hergestelltes Flugzeug wird aus dem Pulverbett entnommen (Bild: Fraunhofer IPA)
Fraunhofer IPA und das recycelte PEI für die Luftfahrt
Wenn es um das Recyceln von Teilen geht, muss man für ihren neuen additiven Lebensweg sicher sein, dass diese – auch im Vergleich zu Neuware – über die gleichen Eigenschaften verfügen. In diesem Fall muss das recycelte PEI ebenso feuerfest und standhaft gegen eine mögliche Rauchentwicklung sein, wie Bauteile, die aus neuem PEI angefertigt worden sind. Damit dieser Fall aber auch gegeben ist, muss sich das Team des Fraunhofer IPA mit Forschungsfragen auseinander setzen, die beispielsweise auf die Fließfähigkeit und die unterschiedlichen Parameter des recycelten PEI abzielen. Um diese Fragen beantworten zu können wollen die Forscher ein Degradationsmodell entwickeln, welches zeigen soll, wie sich die Eigenschaften und Merkmale eines Materials verändern, wenn es recycelt wird. Das Modell kann in weiterer Folge helfen zu verstehen, wie die Einstellungen bei der Nutzung des 3D-Druckers optimiert werden müssen, damit der additive Druck mit recyceltem PEI auch problemlos gelingt. Wenn dies tatsächlich gelingt, so sieht sich Markus Echsel vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA: „Wenn das erst einmal bekannt ist, können in Zukunft bereits genutzte Bauteile aus hochwertigen Kunststoffen ein zweites oder drittes Leben bekommen.“
Auch weitere Teile im Flugzeug werden additiv hergestellt – mit Hilfe des SLS-Verfahrens. Es ist kein Geheimnis, dass im Zuge dieser Technologie eine Unmenge an Pulver trotz alldem nicht recycelt werden kann. Patrick Springer vom Zentrum für Additive Produktion ist sich über dieses Ausmaß bewusst: „Allerdings werden beim selektiven Lasersintern bisher nur etwa 60 bis 70 % gebrauchtes Pulver verwendet. Der Rest muss neu sein, wenn man keine Abstriche bei der Qualität machen möchte.“ Nun möchte man klären, inwiefern sich sich die Charakteristika von PEKK oder Polyamid verändern, nachdem sie bereits einen oder mehrer 3D-Drucke hinter sich haben. Das langfristige Ziel besteht also für die Forscher darin, das Pulver möglichst lange im Prozess zu halten.
Was denken Sie von dem Forschungsprojekt des Fraunhofer IPA zum Recycling von PEI? Lassen Sie uns dazu gerne einen Kommentar da, oder teilen Sie uns Ihre Meinung auf Facebook, Twitter, LinkedIN oder Xing mit. Möchten Sie außerdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der Additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt für unseren wöchentlichen Newsletter.
*Titelbildnachweis: Fraunhofer IPA
