Forscher am Fraunhofer IPA untersuchen die Wiederverwendung von 3D-Drucker-Materialien für neue 3D-Druck-Anwendungen in der Luftfahrt. Ihr Ziel ist es, dass recyceltes Material wieder eingesetzt werden kann, ohne dass die Qualität der 3D-gedruckten Komponenten reduziert wird. Wir fassen das Wichtigste dazu zusammen.

In einer Pressemitteilung, die das 3D-grenzenlos Magazin erreicht hat, beschreibt das Fraunhofer IPA, wie es die Erhöhung des Anteils von Recyclingmaterial in additiven Produktionsverfahren untersucht. Die Qualität der Bauteile soll dabei unverändert hoch bleiben. Sie schilderten ihre Forschung anhand des Beispiels einer Gepäckfachklappe aus Polyetherimid (PEI), einem schwer entflammbaren Kunststoff, der im Brandfall keinen giftigen Rauch verursacht. Diese soll künftig nicht mehr entsorgt werden, wenn sie nicht mehr benötigt wird, sondern geschreddert und zu Kunststoffdraht für den 3D-Druck, dem so genannten Filament, verarbeitet werden. Die recycelten Materialien werden dann für neue Bauteile in der Luftfahrt verwendet werden.

Markus Echsel vom Zentrum für Additive Produktion am Fraunhofer IPA erklärte, dass das recycelte PEI nicht die gleichen Eigenschaften wie neues PEI hat. Kabinenteile, die damit entstehen sollen, müssen aber vergleichbar feuerfest sein und Rauchentwicklung gut verhindern wie Bauteile aus neuem PEI. Die Forscher des IPA werden sich in den kommenden drei Jahren unter anderem Fragen stellen wie:

Das Degradationsmodell, das von den Forschern entwickelt wurde, soll zeigen, wie sich die Materialeigenschaften ändern, um daraus abzuleiten, wie die 3D-Drucker-Einstellung verändert werden müssen, damit die Bauteile aus recyceltem PEI jenen aus neuem PEI in nichts nachstehen. Für Echsel bedeutet das, dass so in Zukunft bereits genutzte Bauteile aus hochwertigen Kunststoffen ein zweites oder drittes Leben bekommen.

Auch lasergesinterte Bauteile aus Polyamid 12 oder Polyetherketonketon (PEKK) kommen im Flugzeug zum Einsatz. Pulver werden dabei flächig aufgebracht, erhitzt und punktuell mit einem Laserstrahl geschmolzen. Am Ende wird das additiv gefertigte Bauteil aus einem Behälter geholt, der bis oben hin mit Pulver gefüllt ist. Das überschüssige Pulver wird zwar wiederverwendet, jedoch nur etwa 60 bis 70 Prozent des gebrauchten Pulvers. Patrick Springer vom Zentrum für Additive Produktion am Fraunhofer IPA erklärt, dass der Rest neu sein muss, wenn Abstriche bei der Qualität vermieden werden sollen. Sinterit hat im Vorjahr den SLS-3D-Drucker Sindoh S100 vorgestellt, der Bluesint PA12-Material von Materialise aus zu 100% recyceltem Pulver verarbeiten kann.

Das Pulver, das nicht verdruckt wurde, wurde durch den Verarbeitungsprozess geschädigt, wodurch sich dessen physikalische und chemischen Eigenschaften ändern. Die Forscher wollen herausfinden, wie sich die Eigenschaften von Polyamid oder PEKK verändern, wenn es mehrere Druckprozesse hinter sich hat. Sie wollen Qualitätsaussagen des gebrauchten Pulvers erfassen und diese vor der Verarbeitung gezielt aufbereiten, was den Abfall deutlich verringert.

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