Forscher der University of Auckland arbeiten an Wegen, den 3D-Druck (noch) zeit- und kosteneffizienter, energiesparender aber vor allem umweltfreundlicher zu machen – zum Beispiel durch Reduzierung von Stützstrukturen. Die dabei entstanden erste Ideen, die sie jetzt in einer Arbeit veröffentlicht haben.
In ihrer Abhandlung „Optimization of process planning for reducing material waste in extrusion based additive manufacturing“untersuchen Forscher der University of Auckland bessere Möglichkeiten, Abfälle bei der additiven Fertigung von Objekten zu vermeiden. Diese entstehen durch die Herstellung von Trägermaterialien, deren Entfernung zusätzlich zeit- und kostenintensiv ist.
Material, Zeit und Kosten sparen
Die Autoren der Studie Jingchao Jiang, Xun Xu und Jonathan Stringer wollen mit einer neuen Methode Material, Zeit und Geld sparen sowie die Umwelt entlasten. 3D-Druck und begleitende Prozesse können mit etwas Optimierung noch umweltfreundlicher werden, so die Motivation der beiden Wissenschaftler. Angesetzt wird dabei bei den Trägermaterialien und Stützstrukturen. Sie stabilisieren die Integrität des 3D-Drucks. Sie zu entfernen, kostet Zeit und Geld und ist durch den entstehenden Abfall belastend für die Umwelt.
Externe Träger werden nach dem Druck chemisch oder mechanisch entfernt und entsorgt. Mit einer veränderten Druckausrichtung lässt sich die Unterstützung minimieren. Ein Plan zur Optimierung soll die Zahl der Innen- und Außenstützen reduzieren.
Es gab vier Phasen der Prozessplanung:
- Bestimmung der Druckausrichtung
- Generierung unterstützen
- Schneiden
- Pfadplanung
Supportmaterialien reduzieren
Die Forscher arbeiteten an einer Methode, die Unterstützung über die längste druckbaren Brückenlänge (LPBL) und über den druckbaren Schwellenüberhangwinkel (PTOA) zu erhalten. Eine weitere Prozessplanung soll so viele Supportmaterialien wie möglich entfernen. Die Pfadstrategie und die Druckausrichtung sind für die Verwendung von Support-Materialien äußerst wichtig.
Die Autoren folgerten aus ihren Überlegungen, dass ihre Strategie Materialverbrauch, die Produktionszeit und den Energieverbrauch senken kann. Die additive Fertigung würde umweltfreundlicher und nachhaltiger werden.
Da bei der Strategie mehr auf Effizienz und Umwelt geachtet wird, ist die Festigkeit der fertigen Objekte nicht garantiert. Die Idee eignet sich für Druckobjekte ohne wesentliche mechanische Anforderungen.
Ein niederländischer Designer entwickelt den Zellstoff-3D-Drucker PaperPulpPrinter zum 3D-Druck von recycelten Papierabfällen und entlastet so ebenfalls die Umwelt. Eine Übersicht weiterer Projekte dieser Art bietet unsere Themenseiten „3D-Druck für den Umweltschutz“ und „Recycling mit 3D-Druck„.