Aus recyceltem Kunststoff Ersatzteile fertigen

Kunststoffaufbereitung Foto: Carsten Schönemann

Unter dem Motto „Können nachhaltige Produkte mit Hilfe additiver Fertigung erzeugt werden?“ untersuchten Schüler und Schülerinnen des Johannes-Kepler-Gymnasiums in Lebach gemeinsam mit Studierenden des Umwelt-Campus Birkenfeld Möglichkeiten der additiven Fertigung d.h. des 3D-Druckes und des Kunststoffrecyclings. Die Förderung des Projektes durch die Robert-Bosch Stiftung ermöglichte hier eine unkomplizierte Zusammenarbeit zwischen Schule und Hochschule.

Neben den Teilaspekten dem 3D-Scan, um z.B. die Geometrie von defekten Bauteilen zur Ersatzteilfertigung zu erfassen bzw. der Neukonstruktion mittels CAD Software, wurden verschiedene 3D-Drucker zusammengebaut um die Funktionsweise der Geräte zu verstehen. Unterstützung erhielten die SchülerInnen in regelmäßigen Treffen durch Maschinenbaustudenten des Umwelt-Campus, welche bei Fragen unterstützten bzw. die 3D-Drucker nach dem Zusammenbau optimierten.

Mit den selbst zusammengebauten Druckern ist es nun möglich z.B. neue Bauteile der Ersatzteile Schicht für Schicht auszudrucken.

Ein weiterer Schwerpunkt im Bereich des 3D-Drucks beschäftigte die Jungforscher: Kann das beispielsweise durch Fehldrucke entstehende Abfallmaterial wieder für den 3D-Druck eingesetzt werden bzw. ist es möglich auch andere Plastikabfälle für den 3D-Druck aufzubereiten?

Dazu mussten die Kunststoffe herausgesucht werden, die für den Prozess geeignet sind und anschließend anhand des Recyclingcodes oder beim 3D-Druck sortenrein gesammelt werden.

Im Folgeschritt wurden die Kunststoffe zerkleinert, aufgeschmolzen und der Ausgangsstoff für den Kunststoff 3D-Druck, das sogenannte Filament erzeugt. Die Abbildung zeigt, dass die Untersuchungen sehr erfolgreich waren und es in den Laboren des Umwelt-Campus gelang aus Kunststoffabfällen wieder neues Ausgangsmaterial für den 3D-Druck herzustellen.  Das recycelte Filament wurde im Anschluss erfolgreich für neue Drucke eingesetzt.

Diese Fragestellungen fanden auch einige Studierende höchst interessant und führten parallel zu den SchülerInnen Untersuchungen durch. Beispielsweise wurde im Hauptfachseminar „Entwicklung und Konstruktion“ eine komplette Recyclingstrecke insbesondere für PET Flaschen gebaut. Die Strecke besteht aus einer Wasch- und Trocknungsstation, einem Schredder zum Zerkleinern, einem Extruder sowie einer Aufwickelstation, um das Filament sauber auf eine Spule aufzuhaspeln. Andere Arbeiten beschäftigten sich damit, wie sich die Werkstoffeigenschaften des Kunststoffes bei unterschiedlichen Anteilen von wiederverwendetem Kunststoff - dem sogenannten Recyclat ändern.

Die bisher erzielten Ergebnisse machen Lust auf mehr und die beide Projektpartner das Johannes-Kepler-Gymnasium und der Umwelt-Campus Birkenfeld führen die gute Zusammenarbeit über den Projektzeitraum fort.