Mit 3D-Druck im Kampf gegen Abfall: Universität in Indien startet 3D- und 4D-Druck-Kurs für Additive Fertigung in der Abfallwirtschaft

 21. Dezember 2017  Remziye Korner  

Die Verwertung von Abfall ist in fast jedem Land ein Problem, denn wir gehen viel zu sorglos mit unserem Müll um. An einer Universität in Indien startet ein 3D- und 4D-Kurs zum Thema Abfallverwertung mit der additiven Fertigung. Ein Expertenteam entwickelte außerdem ein neues 3D-Druckfilament, das sehr viel günstiger ist als vergleichbare Filamente.

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Wir produzieren im Alltag zu viel Müll und gehen allgemein viel zu sorglos bei der Mülltrennung vor. Zum Glück gibt es Unternehmer und Forscher auf der ganzen Welt, die sich mit diesem Problem beschäftigen. Egal, ob das nun Plastik oder etwas Anderes ist, sie arbeiten es in 3D-Druckfilamente oder gar ganze 3D-Drucker um, wie wir auf unserer Themenseite „Umweltschutz mit 3D-Druck“ schon mehrfach berichteten.

Ein neuseeländischer Designstudent hat seine Masterarbeit auf die Verwendung von 3D-Drucktechnologie konzentriert, um schwere Probleme bei der Müllentsorgung wie zum Beispiel in Samoa (Ozeanien) zu helfen. Gerade in bevölkerungsreichen Gebieten wie der Hauptstadt Apia ist die Müllentsorgung ein wachsendes Problem. Eine Universität in Indien war von seiner Arbeit so inspiriert und nutzte diese, um einen Kurs zu starten. Am „Guru Nanak Dev Engineering College“ in Nordindien startete man eine Entsorgungsinitiative im Rahmen des „All India Council for Technical Education“ (AICTE).

Die „Global Initiative for Academic Network (GIAM)“ wird sich auf die Schulung eines 3D- und 4D- Kurses für additive Fertigung konzentrieren, der als Abfallmanagement durch additive Fertigung bezeichnet wird.

Abfallverwertung oft problematisch
Die Abfallverwertung ist in vielen Ländern ein großes Problem (Bild © The Times of India).

„Additive Manufacturing (AM), umgangssprachlich 3D-Druck genannt, wird derzeit als der Funke einer neuen industriellen Revolution propagiert“, sagt Fernando Fraternali, Professor für Strukturmechanik am Institut für Bauingenieurwesen der Universität Salerno in Italien. „Die Technologie ermöglicht es, kundenspezifische Produkte herzustellen, ohne dass zusätzliche Kosten in der Fertigung entstehen, da weder Werkzeuge noch Formen benötigt werden. Darüber hinaus ermöglicht AM die Herstellung komplexer und integrierter Funktionsdesigns in einem einstufigen Prozess und reduziert damit möglicherweise auch den Montageaufwand.“

Kurs zur Bewältigung des Abfallproblems

In Hinblick auf das Abfallmanagement sind 3D- und 4D-Drucktechniken „weit verbreitet“ (Was ist 4D-Druck?). Der neue Kurs ist der erste seiner Art in der Region. Dozenten aus Indien und Italien widmen sich der Anwendung der additiven Fertigungstechnologie in Bezug auf die Abfallwirtschaft. Laut Dr. Rupinder Singh, Professor für Produktionstechnik und einer der lokalen Kurskoordinatoren, ist die Abfallwirtschaft ein immer aktuelles, wichtiges Bedürfnis.

Dr. Rupinder Singh
Dr. Singh ist ein wichtiger Initiator des Kurses (Bild ©Ashwani Dhiman, Tribune News Service).

Dr. Singh und Fraternali, der aktiv an Abfallwirtschaftsprojekten und -forschung beteiligt ist, sind Mitautoren der im vergangenen Jahr veröffentlichten Abhandlung mit dem Titel “Recycling of plastic solid waste: A state of art review and future applications„. Diese fasst die verschiedenen Forschungsarbeiten, die bereits im Bereich Recycling durchgeführt wurden, in Bezug auf verschiedene Methoden zur Rückgewinnung und Bewirtschaftung von Kunststoffabfall (PSW), zusammen.

Der Abhandlung zufolge „ist Plastikmüll schädlich, da sein Pigment viele Spurenelemente enthält, die sehr giftig sind. Daher wurden Umweltschadstoffe aus synthetischen Kunststoffen als große Probleme identifiziert. PSW wird weltweit massiv produziert und seine Produktion überschreitet weltweit die 150 Millionen Tonnen pro Jahr.“

Der Kurs bietet den Studenten praktische Erfahrung in der Anwendung der additiven Fertigungs- und Feingusstechnologie zur Verwaltung verschiedener Abfallarten, einschließlich:

  • feste Abfälle
  • E-Müll
  • PSW

Der Kurs und die darin enthaltenen Technologien können sich sowohl auf die Unternehmens-, als auch auf die Branchenebene auswirken.

Der Direktor von GNDEC, Dr. Sehajpal Singh, sagte: „Wir können bionische Implantate herstellen, die der Körper akzeptieren kann und selbst wenn die Person seit Geburt Missbildungen hat, kann man sich auch um solche Techniken kümmern.“

Expertenteam entwickelt innovatives 3D-Druckfilament aus Plastikmüll

Zusätzlich zu dem neuen Abfallwirtschaftskurs hat ein Expertenteam der GNDEC-Abteilung Produktionstechnik auch Feedstock-3D-Druckfilament entwickelt, bei dem nur Abfallmaterialien und Graphen verwendet werden, wodurch Strom durch das Filament geleitet werden kann.

„Auf der Oberfläche leitet es keine Elektrizität, aber an der Innenseite geht es“, erklärt Dr. Singh. „Diese Eigenschaften stehen für alles zur Verfügung, was aus dieser Spule hergestellt wird.“

Das Abfallmaterial, aus dem das einzigartige Ausgangsmaterial besteht, ist nicht nur ausrangierter Kunststoff.

Professor Arvind Dhingra von GNDEC sagte: „Wir haben das Filament durch Zugabe von Rohmaterial aus Eierschalen entwickelt, das zu 96% aus Kalzium besteht. Tatsächlich sind unsere Zähne auch 96% Kalzium. Wir haben 3D-gedruckte Zahnkappen, unter Verwendung des Hydroxilapatits (HAP), das somit aufgrund einer ähnlichen Beschaffenheit der Materialzusammensetzung viel leichter vom Körper akzeptiert wird. Körperzellen wachsen so auf diesem Material.“

Das Ausgangsmaterial Filament ist nur für einen Bruchteil der Kosten anderer 3D-Druckmaterialspulen auf dem Markt verfügbar. Eine Spule des GNDEC-Filaments ist nur Rs200 (2,64 Euro), im Vergleich zu Rs5000 (66,04 Euro) in China und Rs22000 (290,58 Euro) in den USA. Dr. Singh sagt, dass die niedrigen Kosten des recycelten Feedstock-Filaments den Einsatz von 3D-Druck zur Herstellung von Produkten in Indien lebensfähiger machen werden.

In Amsterdam gab es vor kurzem eine Ausstellung zum Thema Nachhaltigkeit. Bei dieser wurden zwei Sofas aus je 3000 Plastiktüten hergestellt. Recycelter Beton aus Flugasche wurde von den Forschern der Nanyang Technical University für den 3D-Druck von Häusern verwendet.

Der 3D-Druck ermöglicht in vielen Fällen eine nützlichere Verwendung für Abfall, als ihn kläglich vor sich hin verrotten zu lassen. Da wir über Jahrzehnte hinweg immer mehr Müll angesammelt haben, ist die 3D-Drucktechnologie – auch bei wachsender Verbreitung im privaten Umfeld – vielleicht eine große Chance, das Problem wieder in den Griff zu bekommen.

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