voxeljet AG, die Dressler Group GmbH, das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) und die Universität Bayreuth haben in einer gemeinsamen Studie erfolgreich die Wiederaufbereitung von verbrauchtem PA12-Pulver untersucht, das beim selektiven Lasersintern (SLS) anfällt. Ziel dieser Zusammenarbeit war es, das aus dem Prozess entstandene Abfallmaterial für den High-Speed Sintering (HSS)-3D-Druck wieder nutzbar zu machen, was nicht nur die Materialkosten, sondern auch den Abfall im industriellen 3D-Druckprozess erheblich reduzieren könnte. Voxeljet hatte darüber berichtet.
Herausforderung bei der Wiederverwertung von PA12-Pulver im SLS
Im selektiven Lasersintern wird PA12-Pulver (Polyamid-12) während des Druckprozesses hohen Temperaturen ausgesetzt, was die Molekülketten des Materials verändert und dessen Fließeigenschaften verschlechtert. Diese thermischen Veränderungen machen es schwierig, das Pulver erneut für die SLS-Technologie zu verwenden, da die gestreckten Molekülketten nicht mehr optimal verarbeitet werden können. Um die hohen Materialkosten und Abfälle zu reduzieren, wurde eine Lösung benötigt, die eine Wiederverwertung ermöglicht, ohne die Materialeigenschaften zu beeinträchtigen.
Lösung durch HSS-Technologie und die Rolle der Projektpartner
Die Studie zielte darauf ab, gebrauchtes PA12-Pulver mittels der HSS-Technologie (High-Speed Sintering) von voxeljet für den 3D-Druck wiederaufzubereiten. Das HSS-Verfahren, das auf einem Tintenstrahldruckkopf und Infrarotwärme basiert, ermöglicht eine selektive und schonendere Wärmebehandlung. Dadurch kann das Pulver schrittweise gesintert werden, was die Wiederverwendung des Materials erleichtert. Die Dressler Group übernahm dabei die Aufbereitung des gebrauchten Pulvers, um die wesentlichen Materialeigenschaften wie Fließfähigkeit und Feuchtigkeitsgehalt für den Einsatz in der HSS-Technologie wiederherzustellen.
Dr. Holger Leonards, Leiter Forschung und Entwicklung bei der Dressler Group, betonte: „Das Recycling von PA12-Pulver kann effektiv zur Kostensenkung und zur Unterstützung der Nachhaltigkeitsziele im Bereich der additiven Fertigung beitragen.“ Jan Kemnitzer, Leiter des Forschungsteams am Fraunhofer IPA, ergänzte, dass die Offenheit des VX200 HSS-Systems eine schnelle Anpassung an unterschiedliche Materialeigenschaften ermöglicht habe, wodurch konsistente oder sogar verbesserte Bauteileigenschaften erreicht wurden.
Tobias Grün, Produktmanager bei voxeljet, hob hervor, dass etwa 50 % der laufenden Betriebskosten in der additiven Fertigung auf Materialkosten entfallen. Eine Wiederverwendung von PA12-Pulver würde somit erhebliche Einsparungen ermöglichen und gleichzeitig zur Kreislaufwirtschaft beitragen.
Nachhaltige Perspektiven für den 3D-Druck
Die Ergebnisse dieser Zusammenarbeit zeigen, dass überschüssiges PA12-Pulver, das in der additiven Fertigung normalerweise entsorgt würde, erfolgreich wiederverwendet werden kann. Durch die Integration des recycelten Materials in den HSS-3D-Druckprozess können Unternehmen nicht nur ihre Kosten senken, sondern auch nachhaltiger arbeiten. Die ersten im Rahmen dieser Kooperation hergestellten Teile werden auf der Formnext-Messe in Frankfurt vom 19. bis 22. November 2024 präsentiert.
