Wissenschaftler am Umwelt-Campus Birkenfeld bauen Großraumdrucker für Kunststoffrecycling

Entwicklerteam des Umwelt-Campus vor dem Pelletdrucker (v.l.n.r.): Bruno Gallace, Michael Blug, Adrian Huwer, Michael Wahl, Michael Mattern.

Die additive Fertigung, auch als 3D-Druck bekannt, hat sehr viele Anwendungsmöglichkeiten. Es können zum Beispiel durch die sogenannte Topologieoptimierung Gewicht oder durch Systemintegration Montageschritte eingespart werden. Solche Anwendungsfälle mit industriellem Bezug werden im Labor für additive Fertigung am Umwelt-Campus Birkenfeld der Hochschule Trier untersucht.

Doch schnell stellte sich die Frage: „Was tun mit Kunststoffabfällen, die bei Druckprozessen anfallen?“. Diese Frage wird seit mehreren Jahren im Labor untersucht und die Abfälle können zu 100% für den Druckprozess aufbereitet werden. Die Abfälle werden hierzu zerkleinert, aufgeschmolzen in der Regel mit neuem Granulat vermischt und zu einem dünnen Draht, dem sogenannten Filament extrudiert. Dieses Filament wird während des 3D-Drucks erneut aufgeschmolzen und schichtweise zu dem gewünschten Modell aufgebaut.

Die Wissenschaftler am Umwelt-Campus trieb jedoch die Frage an, wie der Prozess robuster gegen Fehler, z.B. kleinen Fremdpartikeln und wie der Druckprozess schneller gemacht werden kann. Mit dieser Motivation entwickelten die Forscher einen pelletbasierten 3D-Drucker. Hierbei können Pellets aus dem Kunststoffspritzguss sowie zerkleinerte Abfallstoffe direkt verdruckt werden. „Das Recycling wird nochmals effizienter durch den Entfall des Prozessschritts der Filamentherstellung“ so Prof. Dr.-Ing. Michael Wahl, Leiter der Arbeitsgruppe. Weiterhin können mit dem Drucker Objekte bis zu einer Größe 800 x 800 x 1200 mm hergestellt werden. Der Drucker wurde insbesondere in den Abschlussarbeiten von Michael Blug und Bruno Gallace entwickelt und aufgebaut.

Die Vorarbeiten sind von so hoher Qualität, dass die Weiterentwicklung des Projektes von der Carl-Zeiss-Stiftung für ein Jahr mit 75.000€ in dem Projekt „Energie- und ressourceneffiziente additive Fertigung mit Recyclingkunststoffen durch den Einsatz eines Pellet-3D-Druckers (Pellet-3D)“ gefördert wird. Dies bietet dem Team die Chance die Ideen zur Energieeinsparung beim Recyclingprozess weiterzuentwickeln und die Effizienz weiter zu steigern.

Hintergrund - Carl-Zeiss-Stiftung
Die Carl-Zeiss-Stiftung hat sich zum Ziel gesetzt, Freiräume für wissenschaftliche Durchbrüche zu schaffen. Als Partner exzellenter Wissenschaft unterstützt sie sowohl Grundlagenforschung als auch anwendungsorientierte Forschung und Lehre in den MINT-Fachbereichen (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik). 1889 von dem Physiker und Mathematiker Ernst Abbe gegründet, ist die Carl-Zeiss-Stiftung eine der ältesten und größten privaten wissenschaftsfördernden Stiftungen in Deutschland. Sie ist alleinige Eigentümerin der Carl Zeiss AG und SCHOTT AG. Ihre Projekte werden aus den Dividendenausschüttungen der beiden Stiftungsunternehmen finanziert.